وقتی مردم به سیل آینده ساحلی فکر می کنند، معمولاً یک فرآیند را تصور می کنند: دریا در حال بالا آمدن است. و این قطعا بخشی از داستان است. سطح جهانی دریاها در حال افزایش است و شهرهای ساحلی در سراسر جهان در حال حاضر اثرات آن را از طریق جزر و مد بالاتر، موج های طوفان و سطح آب شدیدتر احساس می کنند.
اما در بسیاری از مناطق ساحلی، داستان در خط ساحلی متوقف نمی شود.
گاهی خود زمین فرو می رود. و با بالا آمدن دریا در حالی که زمین در حال غرق شدن است، خطر سیل ممکن است بسیار سریعتر از آنچه تغییرات اقیانوس به تنهایی نشان می دهد افزایش یابد. این ایده نقطه شروع مطالعه اخیر ما در منطقه خلیج بزرگ گوانگدونگ-هنگ کنگ-ماکائو (GBA)، یکی از پرجمعیت ترین و پویاترین مناطق ساحلی در جهان شد.
نیمه پنهان افزایش نسبی سطح دریا
GBA خانه بیش از 86 میلیون نفر است و شامل شهرهای بزرگی مانند گوانگژو، شنژن، ژوهای، هنگ کنگ و ماکائو می شود. همچنین منطقه ای است که با دهه ها گسترش شهری، توسعه زیرساخت ها و تغییر کاربری زمین های ساحلی شکل گرفته است. بخش اعظم خط ساحلی آن بر روی زمین های دلتایی کم ارتفاعی قرار دارد که از رسوبات نرم تشکیل شده است – محیطی که در آن فرونشست می تواند به عامل مهمی در خطر سیل ساحلی تبدیل شود.
با استفاده از مشاهدات رادار ماهواره ای Sentinel-1، ما حرکت عمودی زمین را در GBA از سال 2017 تا 2024 ترسیم کردیم. چیزی که پیدا کردیم بسیار نامنظم بود. برخی از مناطق داخلی نسبتاً پایدار هستند، در حالی که چندین منطقه ساحلی و حومه‌ای نرخ فرونشست بیشتری را نشان می‌دهند، با نرخ محلی بیش از 40 میلی‌متر در سال. اینها فقط سیگنال های ژئوفیزیکی انتزاعی نیستند. تجزیه و تحلیل ما نرخ های بالاتری از فرونشست را در برخی از مناطق احیا شده، دشت های دلتای کشاورزی، و مناطق ساحلی که دستخوش تغییر کاربری سریع زمین هستند، پیدا می کند.
این مهم است زیرا خطر سیل ساحلی نه تنها با میزان بالا آمدن دریا، بلکه با از دست دادن ارتفاع زمین نیز تعیین می شود.
شکل 1 | مدل فضایی حرکت عمودی زمین در منطقه خلیج بزرگ گوانگدونگ-هنگ کنگ-ماکائو، همراه با رکوردهای سطح دریا مبتنی بر جزر و مد و پیش بینی های سطح دریا در آینده. این نقشه حرکت عمودی ناهمگون فضایی زمین را با سطوح بالاتری از فرونشست در برخی مناطق ساحلی و دلتایی نشان می دهد.
ایجاد تصویری بهتر از سیلاب های ساحلی
انگیزه اصلی این کار این بود که بسیاری از تخمین‌های سیل موجود توانایی محدودی برای نمایش این بخش از داستان دارند. برخی عمدتاً بر افزایش سطح آب دریا ناشی از اقلیم تمرکز می کنند، در حالی که برخی دیگر بر نمایش ساده سطح آب ساحلی یا توزیع سیل تکیه می کنند.
ما می خواستیم آن را بهبود بخشیم.
به جای تکیه بر همان سطح آب ساحلی، از محصول متوسط سطح دریا با وضوح بالا DTU25 استفاده کردیم که از پیشرفت‌های اخیر در ارتفاع‌سنجی ماهواره‌ای، از جمله مشاهدات ماموریت توپوگرافی آب‌های سطحی و اقیانوس (SWOT) بهره میبرد. این به ما کمک کرد تا به طور واقعی تر تغییر سطح دریا را در نزدیکی ساحل نشان دهیم، یک گام مهم در منطقه ای با خط ساحلی بسیار پیچیده و آب های کم عمق مصب رود.
سپس این اطلاعات بهبود یافته سطح آب ساحلی را با فرونشست زمین به دست آمده از ماهواره، پیش بینی های افزایش سطح دریا IPCC، تخمین سطح آب شدید ناشی از جزر و مد و موج های طوفان، داده های ارتفاعات ساحلی و یک مدل غرقابی هیدرودینامیکی دوبعدی ترکیب کردیم. به عبارت دیگر، به جای اینکه سیل را به عنوان آبی در نظر بگیریم که به سادگی «وان حمام را پر می‌کند»، نحوه حرکت سیل‌ها را در کانال‌ها، زمین‌های ساحلی احیا شده و مناطق شهری کم ارتفاع شبیه‌سازی کردیم.
یکی از بزرگترین چالش های این مطالعه، گردآوری همه این مجموعه داده ها بود. آنها از منابع مختلف، قطعنامه ها، دوره های زمانی و سیستم های مرجع عمودی مختلف می آیند. تلاش زیادی برای ایجاد منسجم کافی برای همکاری در یک چارچوب خطر سیل انجام شده است.
تا سال 2050 چه چیزی تغییر خواهد کرد؟
ما قرار گرفتن در معرض سیل امروزی در سال 2023 را با یک سناریوی آینده نزدیک در سال 2050 مقایسه کردیم، زیرا این مقیاس زمانی مربوط به تصمیماتی است که اکنون در مورد زیرساخت‌ها، برنامه‌ریزی شهری و سازگاری ساحلی اتخاذ می‌شود.
نتایج ما نشان می دهد که تا سال 2050، اثر ترکیبی فرونشست زمین و افزایش سطح دریا می تواند حدود 222 کیلومتر اضافی را در معرض دید قرار دهد.2 زمین در GBA به سیل ساحلی. این مربوط به حدود 228900 نفر دیگر و 27.1 میلیارد یوان (3.9 میلیارد دلار) تولید ناخالص داخلی اضافی است.
اما پیام اصلی فقط میزان افزایش نیست. این چیزی است که او را هدایت می کند.
با تفکیک اثرات فرونشست زمین و افزایش دریا، دریافتیم که فرونشست زمین حدود 51 درصد از افزایش جمعیت در معرض را به خود اختصاص داده است، در حالی که افزایش سطح دریا حدود 43 درصد است. سهم باقی مانده از تعامل بین این دو حاصل می شود. به عبارت دیگر، برای آینده نزدیک GBA، فرونشست ناشی از انسان نباید صرفاً به عنوان یک تعدیل کوچک در افزایش سطح دریا تلقی شود. در تجزیه و تحلیل سناریوی ما، کمی بیشتر از افزایش سطح دریا در افزایش پیش‌بینی‌شده جمعیت در معرض نقش دارد.
شکل 2 | سیل ساحلی شبیه سازی شده در منطقه خلیج بزرگ در سال پایه 2023 و سناریوی پیش بینی 2050. شبیه سازی ها نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض سیل پیش بینی شده عمدتا در مناطق ساحلی کم ارتفاع و مناطق متصل به شبکه کانال کانال دلتای رودخانه مروارید، از جمله برخی مناطق ساحلی احیا شده رخ می دهد.
چرا این برای سازگاری مهم است
این تمایز اهمیت دارد زیرا طرز تفکر ما را در مورد تصمیمات تغییر می دهد.
افزایش سطح دریا یک فرآیند جهانی است و کاهش میزان بلندمدت آن به کاهش آب و هوای جهانی بستگی دارد. با این حال، فرونشست اغلب دلایل محلی قوی دارد. در برخی مکان‌ها می‌توان با مدیریت بهتر آب‌های زیرزمینی یا برنامه‌ریزی محافظه‌کارانه‌تر استفاده از زمین، آن را کاهش داد. در برخی دیگر – به ویژه مناطق ساحلی احیا شده یا مکان هایی که تحت تأثیر تراکم طولانی مدت رسوب قرار گرفته اند – ممکن است معکوس کردن آن دشوارتر باشد و باید مستقیماً در برنامه ریزی سازگاری در نظر گرفته شود.
ما همچنین تخمین زدیم که برای حفظ قرار گرفتن در معرض سیل در آینده در سطح تقریباً امروزی، چه مقدار افزایش زمین ساحلی اضافی مورد نیاز است. میانگین در GBA تا سال 2050 حدود 0.45 متر است و حدود دو سوم این نیاز به دلیل فرونشست به جای افزایش سطح دریا است.
این بدان معنا نیست که هر خط ساحلی باید به همان میزان افزایش یابد. درعوض، روشی عملی برای شناسایی جایی که فشارهای انطباق بیشتر خواهد بود و در کجا به بهبود حفاظت در برابر سیل، بهبود نظارت و مدیریت فرونشست، یا برنامه‌ریزی هدفمند نیاز فوری است، ارائه می‌دهد.
درسی از سراسر خلیج بزرگ
اگرچه مطالعه ما بر جنوب چین متمرکز است، پیام گسترده‌تر بسیار فراتر از GBA است. بسیاری از کلان شهرها و دلتاهای ساحلی در سراسر جهان بر روی رسوبات نرمی ساخته شده اند که در اثر احیاء شکل گرفته اند، تحت تأثیر استفاده از آب های زیرزمینی قرار گرفته اند و در معرض بالا آمدن دریاها قرار دارند. در این شرایط، خطر سیل در آینده فقط داستان سطح دریا نیست، بلکه داستان فرونشست زمین نیز هست.
برای درک و مدیریت این خطر، باید هم به اقیانوس و هم به زمین زیر پایمان نگاه کنیم.
