《Ocean & Coastal Management》:Evaluating coastal risk in heterogeneous exposure environments: the Salamanca Barrier (Colombia)
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本文介绍了一种专为异质海岸设计的风险评估指数框架,它通过统一计算灾害指标并结合空间分辨的暴露度与脆弱性组分,将总体风险分解为环境、物理和社会经济三个维度。研究者将其应用于哥伦比亚萨拉曼卡障壁岛,揭示了不同岸段的风险主导因素,为针对性的海岸管理策略(如生态保护、工程防御、社区韧性建设)提供了清晰的决策支持。
在全球气候变化与人类活动加剧的背景下,海岸带正面临着日益严峻的自然灾害威胁。如何有效评估海岸风险,尤其是在那些环境、物理和社会经济要素空间差异显著的异质海岸,成为科学管理和决策者面临的重大挑战。哥伦比亚北部加勒比海沿岸的萨拉曼卡障壁岛就是这样一个典型的复杂区域。它不仅是联合国教科文组织认定的生物圈保护区,拥有埃尔托尔诺和夸特罗博卡斯等珍贵潟湖生态系统,同时也承载着连接巴兰基亚等城市的重要交通干线90号公路,以及社会经济脆弱、缺乏足够缓冲空间的高密度非正规定居点。然而,传统的、单一的评估方法往往难以全面刻画此类地区多元且交织的风险特征。为了解决这一问题,来自巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学的研究人员 Nelson E. Murillo Gomez 和 José A. Jiménez 在《Ocean & Coastal Management》上发表了一项研究,他们开发了一个基于指数的海岸风险评估框架,旨在提供一种能够清晰比较不同区域风险、并为精准干预提供依据的工具。
本研究采用的方法论核心是一个综合风险指数,它将灾害(Hazard, H)、暴露度(Exposure, E)和脆弱性(Vulnerability, V)三个核心维度进行整合。首先,将研究区65公里长的海岸线根据其环境、物理和社会经济特征划分为三个不同的扇区。其次,为每个扇区分别计算灾害、暴露度和脆弱性指数。灾害指数(HI)由驱动因子(海岸线变化率、风暴波高、海平面上升、潮差)和海岸敏感性(地貌、沉积物粒度、海滩坡度、沙丘发育、容纳空间)两个子指数构成。暴露度指数(EI)则在设定的200米内陆缓冲区(基于2050年前的平均侵蚀速率预测)内,评估物理(如道路基础设施)、社会经济(GDP、住房覆盖率、人口密度)和环境(植被覆盖、水体覆盖)三个方面的暴露值。脆弱性指数(VI)则结合了脆弱性(涵盖物理、社会经济和环境三方面)和恢复力(包括应急计划、监测系统、保险覆盖率等)两个子指数。所有指标均采用1(极低)到5(极高)的等级进行评分,并通过公式进行聚合,最终分别计算出环境、物理和社会经济三个维度的风险值。
4.1. 灾害指数
研究结果表明,萨拉曼卡障壁岛的灾害空间分布呈现明显差异。西部和中部扇区被归类为高灾害强度区,这主要由快速的海岸线侵蚀和高强度的风暴驱动;而东部扇区虽然整体灾害强度较低,但由于其特定的地貌条件和密集城市化导致的有限容纳空间,表现出最高的海岸敏感性。整体灾害格局在空间上呈现出从西向东强度递减,但敏感性在东部局部增高的特征。
4.2. 暴露度指数
暴露度的驱动因子在不同扇区截然不同。西部扇区(1区)的暴露度主要由环境因素驱动,即广阔的植被覆盖和水体,呈现中到高值。中部扇区(2区)的暴露度是基础设施(主要是紧邻海岸的90号公路)和环境因素的综合体现,其中90号公路沿线呈现极高暴露值。东部扇区(3区)则主要由物理基础设施决定,密集的住房和定居点(如塔萨赫拉、罗萨里奥岛、普韦布洛维霍)导致了高至极高的暴露度。所有扇区均将200米缓冲区内的潜在GDP损失纳入暴露度考量。
4.3. 脆弱性指数
脆弱性在不同扇区的驱动因素同样存在差异。西部扇区的脆弱性主要由环境属性(环境脆弱性)主导,得益于严格的管理保护,该子指数值普遍偏低。中部扇区的脆弱性是环境和物理因素的均衡贡献,物理脆弱性得分也较低,与中等的基础设施密度和住房条件相符。东部扇区的脆弱性最高,物理脆弱性达到了极高的水平,这源于老旧的城市基础设施、密集的住房集群和受限的公共服务供给;社会经济脆弱性同样高企,反映了当地社区面临的人口压力、医疗教育获取不足以及较低的恢复能力。
4.4. 风险指数
最终计算得到的风险指数清晰揭示了三个维度的风险热点。环境风险从西部扇区的高至极高值向东递减,这主要由高价值的生态系统(如潟湖)暴露于高强度的海岸侵蚀和风暴灾害所致。物理/基础设施风险则在中部和东部扇区较高,热点出现在90号公路紧邻高风险海岸线的区段(如公里19处),以及东部城镇集中区。社会经济风险则完全集中于东部扇区,尽管该区域灾害强度中等,但极高的社会脆弱性和暴露度导致了极高的风险。这种分解式方法清晰地表明,整体风险相同的区域(如图5中西部和东部扇区总体风险均为极高),其背后的主导因素完全不同,西部是生态系统,而东部是社会脆弱性。
通过将总体风险分解为环境、物理和社会经济三个维度,本研究提出的框架为针对性的海岸带管理提供了明确的决策依据。具体而言,对于环境风险主导的区域(如西部扇区),管理策略应侧重于基于生态系统的措施,如湿地恢复和缓冲区强化。对于物理风险突出的区域(如中部扇区90号公路沿线),重点应放在工程防御(如防波堤)和战略性撤退规划上。而对于社会经济风险极高的东部非正规定居点,则需要采取以社区为中心的韧性建设策略,包括改善住房和公共服务、应用基于自然的解决方案,并进行文化敏感的社区参与。这种差异化方法避免了“一刀切”的管理模式,能够更有效地分配资源,提升风险管理的整体效能。
这项研究证明,所提出的指数框架能够有效识别异质海岸环境中不同维度的风险主导因素。应用该框架于萨拉曼卡障壁岛,成功揭示了其西部的高环境风险、中部和东部的物理基础设施风险热点,以及东部定居点的极高社会经济风险。该框架的模块化设计允许根据其他海岸的特定条件定制指标,增强了其在不同沿海环境中的可转移性和应用潜力。研究强调,未来的海岸风险管理应采纳这种分解式的评估思路,以实现更加精准、高效和可持续的干预措施。