《Ocean & Coastal Management》:Assessing port infrastructure criticality and vulnerability for climate adaptation planning:
Insights from three European ports
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港口作为关键基础设施,支撑着全球约80%的海运贸易,并面临多种气候相关灾害的威胁。研究人员开发了一种集成框架,将基础设施关键性(criticality)与气候脆弱性(vulnerability)作为互补维度进行联合评估,并纳入多灾种(multi-hazard)
港口作为关键基础设施,支撑着全球约80%的海运贸易,并面临多种气候相关灾害的威胁。研究人员开发了一种集成框架,将基础设施关键性(criticality)与气候脆弱性(vulnerability)作为互补维度进行联合评估,并纳入多灾种(multi-hazard)影响,以支持气候适应规划(climate adaptation planning)。该框架应用于欧洲三个港口——塞维利亚、里斯本和敦刻尔克,结果表明不同港口呈现出差异化的脆弱性模式。综合分析显示,能源系统(energy systems)和应急系统(emergency systems)被确定为最关键的基础设施资产。
论文解读
港口是全球贸易体系的关键基础设施,约80%的国际贸易通过海运完成,同时港口也为国民经济贡献了大量就业与产值。然而,港口通常位于开阔海岸或低洼河口三角洲,天然暴露于河流洪水、沿海洪水、风暴潮、强风、海平面上升以及海啸等多种气候相关灾害。政府间气候变化专门委员会(IPCC)相关情景显示,在RCP4.5和RCP8.5路径下,到2050年全球相当比例的港口可能经历超过2米的极端海平面事件,至2100年这一比例预计达到71%至83%,极端高温事件亦将更为频繁。多重灾害的耦合作用会使港口基础设施和运营面临显著的经济风险。然而,传统脆弱性评估往往侧重单一灾种,且未充分纳入基础设施的功能关键性,难以科学指导适应措施的优先排序。为此,研究人员在欧盟Horizon项目SAFARI框架下,选取西班牙塞维利亚港、葡萄牙里斯本港(Alcantara集装箱码头)和法国敦刻尔克港(Flandres码头)三个欧洲港口作为示范案例,构建了将基础设施关键性与气候脆弱性相结合的综合评估框架。
该研究通过半定量专家判断方法开展评估。对于关键性评估,研究人员采用多准则决策分析(MCDA)中的SMARTER方法(简单多属性评分技术扩展至排序),并利用排名中心权重(ROC)法将专家对五项影响准则的排序转换为权重;对于脆弱性评估,则基于IPCC概念框架,采用暴露度、敏感性与适应能力三项维度的加和-减除公式计算脆弱性指数。专家小组由各港口当局、码头运营商和海事服务提供商代表组成,每港6至10人,根据专业领域分配评估任务。样本覆盖三个港口的指定示范区域,其中塞维利亚评估了全部港口设施,里斯本和敦刻尔克则聚焦于集装箱码头。
4.1 影响标准的相对重要性
通过ROC法计算准则权重,结果显示:安全性和运营连续性在三个港口均被列为最重要的影响准则,而经济影响、社会影响和环境可持续性的相对排序在各港口存在差异,反映了各地运营重点和管理视角的不同。
4.2.1 关键性评估结果
塞维利亚港整体呈中等关键性水平,没有类别达到高关键性,但应急与恢复系统、水工结构、ICT与港口运营系统得分较高。里斯本港的关键性分布差异显著,应急与恢复系统、通道基础设施(公路/铁路)、能源基础设施与配电系统、公用事业与排水系统、环境保护系统均被划入高关键性类别。敦刻尔克港呈明显的等级化分布,能源基础设施与配电系统以及水工结构属于高关键性,其余类别多为中等或较低水平。综合来看,能源系统和应急系统在三个港口均排名前列,凸显其对运营连续性的核心作用。敏感性分析将ROC权重替换为等权重后,各港口关键性分类基本保持稳定,证明评估结果对权重变化具有较强稳健性。
4.2.2 五个选定标准的影响评估结果
塞维利亚港在ICT与港口运营系统的运营连续性、水工结构的经济影响、应急与恢复系统的安全性和运营连续性上得分较高,环境保护系统在环境可持续性维度表现突出。里斯本港的通道基础设施在运营连续性和经济影响上得分极高,能源基础设施与配电系统、应急与恢复系统在安全性、运营连续性和经济影响方面均处于较高水平。敦刻尔克港的水工结构在运营和经济维度上接近满分,能源基础设施与配电系统的运营连续性得分为100,但多数类别在社会、安全和环境维度上的影响相对有限。
4.3 脆弱性评估结果
塞维利亚港整体脆弱性多为中等水平,公用事业与排水系统得分最高,其次是水工结构和能源基础设施;从灾害层面看,洪水、风暴、海平面上升和热浪是主要驱动因素。里斯本港的公用事业与排水系统脆弱性最高,达到79.7,随后是通道基础设施和应急与恢复系统;洪水和风暴是最主要的脆弱性来源,海平面上升对公用事业系统亦有显著贡献。敦刻尔克港的环境保护系统脆弱性最高,水工结构、公用事业与排水系统呈中等脆弱性,脆弱性主要由风暴、洪水和风浪作用驱动。跨案例比较显示,所有港口的ICT与港口运营系统、仓储与支持设施脆弱性相对较低,而公用事业与排水系统、通道基础设施则普遍呈现较高脆弱性。
5. 讨论与结论
综合关键性与脆弱性的集成图谱表明,里斯本港出现多项“高关键性—高脆弱性”的基础设施,亟待优先干预;塞维利亚港的分布较为分散,关键性与脆弱性重叠有限;敦刻尔克港则呈不对称模式,高脆弱性的环保系统未必对应高关键性,而能源和水工结构有部分重合。研究人员指出,即便脆弱性高但关键性低的设施也不能忽视,因为未来灾害增强可能导致其功能退化并引发系统级联效应。多灾种分析证实,洪水和风暴是影响三个港口的主要驱动因素,热浪在南欧港口中影响更为显著。该方法具备良好的适应性和推广性,可在数据有限条件下部署,但研究亦承认专家判断存在主观性,且敦刻尔克港部分基础设施类别覆盖不全。未来研究将纳入气候预估和定量灾害指标,并制定针对性的适应措施。研究最终强调,港口韧性提升策略必须基于功能重要性与气候暴露度的联合评估,所提出的框架可作为适用的决策支持工具。