Table of Contents
Восходящий прилив: прибрежные города под давлением
Прибрежные города по всему миру сталкиваются с кризисом замедленного движения, вызванным повышением уровня моря. По мере повышения глобальной температуры океан расширяется и тает наземный лед, подталкивая воду выше к береговым линиям, которые были домом для торговли, культуры и миллионов людей на протяжении веков. Результатом является не отдаленная угроза, а современная реальность: более частые наводнения, размытые береговые линии, скомпрометированная инфраструктура и растущие экономические издержки. Понимание механики повышения уровня моря и диапазон доступных ответов имеет важное значение для сообществ, которые должны адаптироваться к будущему с более высокой водой.
Наука, стоящая за повышением уровня моря
Уровень моря повышается через два первичных механизма, оба напрямую связаны с потеплением планеты от выбросов парниковых газов. Первый - тепловое расширение: по мере поглощения морской водой тепла она расширяется в объеме. Второй - добавление пресной воды из тающих ледников и ледяных щитов на суше. Вместе эти процессы подняли глобальный средний уровень моря примерно на 21-24 сантиметра с 1880 года, причем темпы подъема ускоряются в последние десятилетия.
Термическое расширение
Океаны поглощают более 90 процентов избыточного тепла, захваченного парниковыми газами. Когда вода нагревается, ее молекулы удаляются дальше друг от друга, увеличивая объем, который она занимает. Тепловое расширение в настоящее время составляет примерно 40-50% наблюдаемого глобального повышения уровня моря. Даже если бы выбросы были остановлены сегодня, океан продолжал бы нагреваться и расширяться в течение десятилетий из-за отставания в климатической системе.
Мельтвотер с ледников и ледяных щитов
Горные ледники от Альп до Анд отступают, а большие ледяные щиты Гренландии и Антарктиды теряют массу с ускоряющейся скоростью. Только Гренландия теряет в среднем 280 млрд метрических тонн льда в год, в то время как Антарктида теряет примерно 150 млрд метрических тонн в год. Эта талая вода впадает в океан, добавляя объем и способствуя дальнейшему повышению уровня моря. Ожидается, что вклад ледяных щитов будет расти по мере продолжения потепления, потенциально став доминирующим источником повышения уровня моря к концу века.
Согласно порталу изменения уровня моря NASA, спутниковые данные альтиметрии показывают, что глобальный уровень моря поднимался со скоростью около 3,6 миллиметра в год за последние три десятилетия, что ускоряется.
Как быстро поднимаются моря?
Текущие прогнозы Межправительственной группы экспертов по изменению климата показывают, что при сценарии с высокими выбросами глобальный средний уровень моря может подняться на 60-110 сантиметров к 2100 году. При низком уровне выбросов подъем может быть ограничен 30-60 сантиметрами. Эти диапазоны не учитывают возможность быстрого обрушения ледяного покрова, что может подтолкнуть подъем значительно выше. Даже нижний конец этих прогнозов представляет собой глубокое изменение для прибрежных сообществ.
Региональные изменения имеют значение. Вдоль Восточного побережья США и побережья Мексиканского залива повышение уровня моря происходит быстрее, чем в среднем по миру из-за оседания суши и изменений океанских течений. Такие города, как Норфолк, Вирджиния и Галвестон, штат Техас, испытывают темпы относительного повышения уровня моря, которые вдвое превышают среднемировой показатель.
Влияние на прибрежные города
Более высокие уровни моря усиливают охват и частоту прибрежных наводнений. То, что раньше было штормовым нагоном раз в столетие, теперь может происходить каждые несколько лет, а в некоторых местах, каждый год. Последствия каскада через инфраструктуру, экосистемы и человеческие сообщества.
Ущерб инфраструктуры
Дороги, мосты, метро, аэропорты и порты уязвимы для проникновения соленой воды и ущерба от наводнений. Многие прибрежные аэропорты находятся на низких высотах: например, аэропорт Ла Гуардия в Нью-Йорке находится всего в 3 метрах над уровнем моря. Повторяющееся наводнение ускоряет коррозию стального арматуры в бетоне, сокращает срок службы тротуара и нарушает транзитные операции. Международный аэропорт Сан-Франциско в настоящее время проводит многомиллионную модернизацию морского стенда для защиты своих взлетно-посадочных полос от прогнозируемого повышения уровня моря.
Вторжение соленой воды и пресноводные запасы
Соленая вода не останавливается на береговой линии. По мере подъема морей соляной фронт проталкивает вглубь страны реки и водоносные горизонты. Геологическая служба США отмечает, что вторжение соленой воды угрожает поставкам питьевой воды в прибрежные водоносные горизонты от Флориды до Нью-Джерси и Калифорнии. В дельте Меконга вторжение соленой воды уже повредило урожай риса и нарушило пресноводную аквакультуру, что повлияло на продовольственную безопасность миллионов.
Экономические последствия
Повреждение домов, предприятий и общественной инфраструктуры несет в себе высокую цену. Исследование Rhodium Group подсчитало, что до 1 триллиона долларов в стоимости недвижимости в США может быть под угрозой от повышения уровня моря к 2050 году без значительной адаптации. Рынки недвижимости уже начинают оцениваться в риске наводнений, при этом недвижимость в зонах высокого риска продается со скидками. Страховые премии растут, а некоторые страховщики вообще уходят с прибрежных рынков. Для городов, которые зависят от туризма, эрозии пляжей и повторного ущерба от наводнения для отелей и достопримечательностей, напрямую влияют на местные доходы.
Перемещение и социальное равенство
Последствия повышения уровня моря распределяются неравномерно. Низко расположенные районы, в которых часто проживают жители с низким доходом и цветные общины, часто не имеют ресурсов для крупномасштабных проектов защиты. В таких местах, как Майами, термин «климатическая джентрификация» описывает, как районы с более высоким уровнем подъема становятся более желательными и дорогими, вытесняя долгосрочных жителей. Во всем мире Центр мониторинга внутренних перемещений отслеживает десятки миллионов людей, перемещенных в результате стихийных бедствий, связанных с погодой, число которых, как ожидается, будет расти по мере роста морей.
Тематические исследования: Города на передовой
Майами, Флорида
Майами сталкивается с одной из самых острых угроз от повышения уровня моря в США. Город уже переживает «солнечный день» наводнения во время приливов, известных как приливы короля, которые перегружают дренажные системы и выталкивают воду через ливневые стоки на улицы. Пористая известняковая порода под Южной Флоридой делает морские стены менее эффективными, так как вода может просачиваться через землю. Майами-Бич инвестировал более 500 миллионов долларов в поднятие дорог, установку насосов и восстановление дренажа, но это временные меры. Долгосрочная жизнеспособность низменных районов остается неопределенной.
Джакарта, Индонезия
Джакарта часто упоминается как самый быстро понижающийся город в мире. Быстрая добыча подземных вод привела к тому, что некоторые части города спадают на целых 25 сантиметров в десятилетие, усугубляя последствия повышения уровня моря. В результате около 40 процентов Джакарты сейчас находится ниже уровня моря, что делает его очень уязвимым для наводнений. В ответ правительство Индонезии объявило о планах по переносу столицы страны на Борнео, что является драматическим признанием пределов адаптации на месте.
Венеция, Италия
Венеция боролась с повышением уровня воды на протяжении веков, но угроза усиливается. Проект MOSE - система мобильных шлюзов, установленных на входах лагуны, - работает с 2020 года и может защитить город от штормовых нагонов до 3 метров. Однако система дорогостоящая для поддержания, а ее долгосрочная эффективность неопределенна, поскольку уровень моря продолжает расти. Венеция служит напоминанием о том, что даже амбициозные инженерные решения имеют ограничения и что адаптация должна постоянно пересматриваться.
Стратегии ликвидации наводнений
Прибрежные города проводят комплекс инженерных работ, решений на основе природы и политических реформ для снижения риска наводнений. Единого подхода недостаточно; эффективная адаптация требует портфеля стратегий, адаптированных к местным условиям.
Жесткие инженерные решения
Морские стены и барьеры
Морские стены являются наиболее традиционной формой береговой обороны. Они поглощают энергию волн и обеспечивают физический барьер между сушей и морем. Барьер Темзы в Лондоне защищает густонаселенный район от штормовых нагонов, а Восточный Шельдтский барьер в Нидерландах является одним из самых сложных штормовых нагонов в мире. Однако морские стены дороги в строительстве и обслуживании, могут ускорить эрозию на прилегающих берегах и должны регулярно подниматься, чтобы идти в ногу с растущими морями.
Барьеры штормового наступления
Более крупные подвижные барьеры, такие как система MOSE в Венеции и система Maeslantkering в Роттердаме, предназначены для закрытия только во время экстремальных событий, что позволяет нормальное морское движение и приливный обмен в остальное время. Эти барьеры могут защитить большие городские районы, но они требуют значительных первоначальных инвестиций и текущих эксплуатационных расходов. Они также несут экологические компромиссы, такие как изменение потоков осадков и воздействие на морские экосистемы.
Природные решения
Реставрация мангровых и водно-болотных угодий
Здоровые прибрежные экосистемы действуют как естественные буферы против штормовых нагонов и волновых действий. Мангровые леса, соляные болота и русла морской травы могут ослаблять энергию волн, захватывать осадочные породы и возводить высоту с течением времени. Охрана природы задокументировала, как проекты восстановления мангровых лесов во Вьетнаме и на Филиппинах уменьшили ущерб от наводнений, обеспечивая среду обитания для рыболовства. Восстановление этих экосистем часто более экономически эффективно, чем строительство жесткой инфраструктуры, особенно в менее плотно развитых районах.
Живые береговые линии
Живые береговые линии используют сочетание местной растительности, устриц и других природных материалов для стабилизации береговой линии и поглощения энергии волн. Они являются альтернативой переборкам и рябине, которые могут ухудшить среду обитания. В Мэриленде и Вирджинии было показано, что живые береговые проекты уменьшают эрозию при сохранении или улучшении качества воды и биоразнообразия.
Городское планирование и политика
Правила зонирования
Одним из самых мощных инструментов, которыми обладают города, является возможность контролировать, где и как происходит развитие. Правила зонирования могут ограничивать новое строительство в подверженных наводнениям районах, требовать повышенных конструкций зданий и предписывать, чтобы новые разработки включали управление ливневыми водами на месте. После урагана Сэнди Нью-Йорк принял более строгие строительные кодексы и изменения зонирования, которые требуют защиты от наводнений и возвышения для новых зданий в зонах наводнений.
Улучшенные дренажные системы
Во многих прибрежных городах имеются дренажные системы, предназначенные для исторических моделей осадков, которые уже не являются адекватными. Модернизация инфраструктуры ливневых вод для обработки более высоких объемов воды является критической мерой адаптации. Зеленая инфраструктура, такая как дождевые сады, проницаемое тротуар и зеленые крыши, может уменьшить стоки и обеспечить дополнительные преимущества, такие как городское охлаждение и улучшение качества воздуха. Копенгаген, Дания, преобразовал свою дренажную систему после крупного наводнения в 2011 году, используя парки и улицы в качестве временного хранения воды во время экстремальных ливней.
Плавающая и амфибийная архитектура
В некоторых местах наиболее практичным ответом является строительство на плаву. Нидерланды имеют большой опыт работы с плавучими домами, теплицами и даже дорогами. Плавучий павильон Роттердама служит демонстрационным проектом для климатически адаптивного развития. В Бангладеш земноводные дома, которые поднимаются с паводковыми водами, были пилотированы в сообществах, которые испытывают сезонное затопление. Хотя плавучая архитектура не применима везде, плавучая архитектура предлагает способ продолжать жить на месте, не пытаясь постоянно удерживать воду.
Роль политики и глобального сотрудничества
Национальные правительства играют решающую роль в обеспечении финансирования, установлении строительных стандартов и поддержке исследований. В Соединенных Штатах Национальная программа страхования от наводнений Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям была реструктурирована для стимулирования снижения риска наводнений, а Национальное управление океанических и атмосферных исследований предоставляет прогнозы повышения уровня моря и инструменты картирования для руководства планированием.
Не менее важно и глобальное сотрудничество. Парижское соглашение 2015 года обязывает страны ограничить глобальное потепление до уровня значительно ниже 2 градусов Цельсия выше доиндустриального уровня, цель, которая, если будет достигнута, значительно замедлит темпы повышения уровня моря. Текущая политика и обещания ставят мир на путь примерно 2,5-3 градусов потепления, что позволит планете достичь метров повышения уровня моря в течение ближайших столетий. Каждая доля степени потепления, которой удалось избежать, снижает темпы роста и дает прибрежным общинам больше времени для адаптации.
Адаптация к меняющемуся климату
Повышение уровня моря является одним из наиболее ощутимых и последовательных последствий изменения климата для прибрежных городов. Угроза не является теоретической; она видна каждый год на затопленных улицах, размытых пляжах и районах, которые становятся все более дорогими для страхования и проживания. Тем не менее, перспективы не лишены надежды. Широкий спектр стратегий - от закаленных барьеров до восстановленных водно-болотных угодий до более разумного городского планирования - может снизить риск и продлить пригодную для использования жизнь прибрежных общин. Задача заключается в масштабе, сроках и политической воле. Города, которые инвестируют сейчас в адаптацию, которые интегрируют устойчивость в свои планы роста и которые работают совместно с национальными и международными партнерами, будут лучше расположены для того, чтобы выдержать нарастающий прилив.