在美国,沿海县约占全国国内生产总值的48%,占总人口的40%。沿海洪水对这些人口稠密、高度发达的热点地区的影响是毁灭性的,最近在2017年和2018年飓风季节,休斯顿、佛罗里达州部分地区和卡罗莱纳州发生了历史性巨大洪水。沿海洪水灾害受到全球平均海平面上升、平均海平面(MSL)、风暴潮气候学(SSC)和长期潮汐调制的影响。因此,在年际和较长时间尺度上详细了解沿海洪水风险变化的主要海洋学驱动因素MSL和SSC,对于制定可持续的适应计划,包括何时实施这些计划至关重要。
有时,要理解现在就要回顾过去。中佛罗里达大学海岸研究人员正在采取方法,以查明极端海平面变化的原因。研究人员利用美国沿海潮汐测量仪的历史数据,制定了一个综合极端海平面(ESL)指标,该指标由平均海平面(MSL)和风暴潮气候学(SSC)的单独指标组成,以确定主要天气和海洋因素在影响美国沿海地区极端海平面方面发挥了多大作用。利用潮位计的水位资料来估计海平面及其年际和年代际变化,并确定观测到变化一致的海岸线。MSL和SSC指标均出现显著波动,各组成部分的指标与多年潮汐贡献相结合,形成综合ESL指标,不同成分的相对贡献在时间和空间上有很大的差异。研究人员希望,这一指标的进一步发展能让科学家们在未来预测何时何地会出现极端海平面变化。这个指标所做的,而其他指标没有显示的,是天气和气候力量如何与可预测的潮汐之间的相互作用,从而构成潜在的危险的正的海平面变化。
为了开展这项研究,研究人员研究了导致极端海平面变化的关键因素——年平均海平面、低频潮汐和风暴潮。在本研究中,极端海平面变化是指正常条件下高于或低于水位阈值的可能性。这会对海岸线造成毁灭性影响,40%的美国人口居住在海岸线附近,即超过1.26亿人。
低频潮比平均潮高,并且每隔一段时间就会出现,比如每18.6年或每4.4年。平均海平面每年都在变化,并可能受到厄尔尼诺-南方涛动等因素的影响。风暴潮是由飓风和东北风引起的。该指标显示,对于佛罗里达州的墨西哥湾海岸,如雪松基,平均海平面和风暴潮是造成极端海平面事件更高或更频繁的最主要原因。对于南大西洋海岸,包括佛罗里达州杰克逊维尔,平均海平面和低频潮汐比风暴潮的变化影响更大。这与北大西洋海岸形成鲜明对比,如缅因州波特兰,那里的低频潮汐比平均海平面或风暴潮的变化对极端海平面的影响更大,尤其是在夏季。了解这些差异有助于政策制定者制定沿海地区的恢复策略,减少社会和经济的损失。
相关论文链接:https://www.nature.com/articles/s41597-019-0333-x
(郭亚茹 编译,於维樱 审校)