Table of Contents

Наводнение и прибрежные районы являются одними из наиболее опасных районов на Земле, сталкиваясь с непропорциональной долей связанных с водой бедствий, таких как наводнения в реках, штормовые волны и цунами. Эти зоны не только имеют решающее значение для экосистем и населенных пунктов, но и лежат в слиянии природных процессов и человеческой деятельности, что делает их горячими точками для риска. По данным Управления Организации Объединенных Наций по уменьшению опасности бедствий, связанные с водой бедствия составили почти 90% всех стихийных бедствий в последние десятилетия, причем на паводковые равнины и побережья несут основную тяжесть. Понимание уникальных уязвимостей этих регионов имеет важное значение для разработки эффективных стратегий смягчения последствий, адаптации и реагирования, которые могут спасти жизни, защитить инфраструктуру и сохранить экосистемы.

Понимание равнин наводнений

Поймы — низменные, равнины, прилегающие к рекам, ручьям и озерам, которые естественным образом испытывают периодическое затопление.Эти геоморфные особенности формируются на протяжении тысячелетий через осаждение осадков и являются одними из самых плодородных сельскохозяйственных угодий.Однако их естественная функция как переливных бассейнов также делает их весьма восприимчивыми к наводнениям, когда уровень воды превышает пропускную способность канала.Частота и интенсивность наводнений в поймах зависят от нескольких факторов, включая дождевые осадки, таяние снега, насыщение почвы и способность инфраструктуры контроля за наводнениями.

Географические и гидрологические характеристики

Наводненные равнины обычно охватывают активный канал, паводковый путь (где вода течет во время наводнений) и полосу паводка (районы, менее часто затопленные). Их форма и размер варьируются в зависимости от речных систем и геологии. Например, равнина реки Миссисипи охватывает обширные районы, в то время как меньшие горные потоки имеют узкие, крутые паводковые равнины. Гидрологически, паводковые равнины действуют как естественные бассейны удержания, замедляя паводковые воды, уменьшая пиковые потоки и позволяя подзаряжать подземные воды. Когда развитие вторгается в эти районы, естественная буферная способность скомпрометирована, что приводит к более высоким стадиям паводка и более быстрому стеканию вниз по течению.

Ключевые характеристики, определяющие риск наводнений, включают 100-летнюю зону наводнений (районы с 1% годовой вероятностью наводнений), которая используется такими агентствами, как Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) в Соединенных Штатах для картографирования и страхования. Изменение климата изменяет эти вероятности, делая исторические интервалы повторения менее надежными. Геологическая служба США (USGS) предоставляет данные потоков в режиме реального времени, которые помогают оценить текущие риски наводнений и прогнозировать экстремальные события.

Урбанизация и риск наводнений

Быстрая застройка городов на поймах наводнениями значительно увеличила подверженность стихийным бедствиям, связанным с водой. Непроницаемые поверхности, такие как дороги, парковки и здания, препятствуют проникновению воды в почву, что приводит к увеличению объемов стока и более быстрым пикам наводнений. В сочетании с неадекватными системами дренажа этот риск городских наводнений может привести к внезапным наводнениям даже во время умеренных осадков. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) проектирует, что урбанизация будет продолжать расширяться в подверженные наводнениям районы, особенно в развивающихся странах, где правила землепользования слабы.

Примеры из таких городов, как Бангкок, Джакарта и Хьюстон, иллюстрируют, как незапланированный рост усугубляет потери от наводнений. В Хьюстоне быстрое расширение непроницаемых поверхностей способствовало катастрофическому наводнению от урагана Харви в 2017 году. Для смягчения таких рисков планировщики должны уделять приоритетное внимание зеленой инфраструктуре, включая проницаемые тротуары, дождевые сады и удержания бассейнов, которые имитируют природные гидрологические процессы.

Инженерные решения и естественные защиты

Спроектированные средства защиты от наводнений уже давно используются для защиты наводненных общин. Ливы, паводковые стены и плотины снижают частоту затопления, но также могут создавать ложное чувство безопасности. Неудачи Леви, такие как во время урагана Катрина в Новом Орлеане, демонстрируют катастрофические последствия, когда защита нарушается. Современные подходы все чаще продвигают природные решения, которые работают с естественными процессами, а не против них.

Примеры включают восстановление водно-болотных угодий, восстановление лесов на берегу реки и создание каналов обхода наводнений. Нидерланды впервые разработали инновационные концепции, такие как «комната для реки», которая дает поймать высокую воду. В Соединенном Королевстве Агентство по окружающей среде использует естественные методы управления наводнениями, такие как протекающие плотины и лесные насаждения вверх по течению, чтобы замедлить сток. Эти вмешательства уменьшают пики наводнений, улучшают качество воды и повышают биоразнообразие, предлагая множество преимуществ помимо смягчения последствий наводнений.

Прибрежные регионы под угрозой

Прибрежные регионы сталкиваются с определенным набором связанных с водой опасностей, включая штормовые нагоны, приливы, цунами и прогрессирующее повышение уровня моря. Более 40% мирового населения живет в пределах 100 километров от береговой линии, и многие крупные города, включая Нью-Йорк, Шанхай, Мумбаи и Лагос, расположены на низменных прибрежных равнинах. Сближение плотных популяций, критической инфраструктуры и динамических океанских процессов создает сложный ландшафт риска, который усиливается с изменением климата.

Штормовые набеги и ураганы

Штормовой нагон — это аномальный подъем воды, порождаемый штормом, обусловленный сильными ветрами и низким атмосферным давлением. Во время ураганов и циклонов нагоны могут превышать 6 метров (20 футов) и затоплять обширные внутренние районы. Штормовой нагон часто является наиболее смертоносным и разрушительным компонентом тропического циклона, как видно из последствий урагана Катрина (2005), циклона Наргис (2008) в Мьянме и тайфуна Хайян (2013) на Филиппинах. Прибрежная топография, батиметрия и угол приближения шторма влияют на высоту нагона.

Достижения в компьютерном моделировании улучшили прогнозирование всплесков. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) управляет подразделением штормового наступления , которое обеспечивает руководство в режиме реального времени для менеджеров по чрезвычайным ситуациям. Однако штормовые нагоны остаются непредсказуемыми по точной величине, подчеркивая необходимость в надежных системах раннего предупреждения и упреждающей эвакуации.

Повышение уровня моря и береговая эрозия

Глобальный средний уровень моря поднялся примерно на 20 сантиметров с начала XX века, и скорость ускоряется из-за теплового расширения и таяния ледяных щитов.Это повышение усугубляет последствия штормовых нагонов и приливов, отодвигая линии наводнений дальше вглубь страны и увеличивая хронические наводнения в прибрежных общинах. Мангровые леса и соляные болота, которые когда-то обеспечивали естественную береговую оборону, перегружаются или выдавливаются между ростом воды и прибрежным развитием.

Эрозия, другая критическая опасность, изматывает пляжи, скалы и барьерные острова, угрожая собственности и экосистемам.Специальный доклад МГЭИК по проектам Океана и Криосферы, которые без значительной адаптации, ущерб от прибрежных наводнений может увеличиться на два-три порядка к концу века.Упреждающие меры, такие как питание пляжей, восстановление дюн и строительство морских стен, являются общими, но часто имеют компромиссы, такие как ухудшение эрозии на соседних берегах.

Экосистемная адаптация

Восстановление и защита прибрежных экосистем предлагает экономически эффективный и устойчивый способ снижения риска бедствий. Мангровые леса, например, могут ослабить энергию волн до 66% и уменьшить среднюю глубину наводнений во время штормов. Коралловые рифы также действуют как естественные волновые воды, рассеивая энергию входящих волн. По оценкам Глобальной комиссии по адаптации, инвестиции в естественную защиту дают до пяти раз больше преимуществ в избегаемых потерях по сравнению с затратами. Например, восстановление мангровых лесов в дельте Меконга во Вьетнаме помогло защитить уязвимые сообщества от штормовых нагонов, обеспечивая при этом места обитания рыболовов.

Несмотря на эти преимущества, многие прибрежные экосистемы деградируют с угрожающей скоростью. Укрепление правовой защиты, включение экосистемных ценностей в планирование прибрежных районов и привлечение местных общин к восстановлению являются важными шагами для использования всего потенциала адаптации к природе.

Стратегии готовности и смягчения

Эффективное управление стихийными бедствиями в наводненных равнинах и прибрежных районах требует комплексного подхода, охватывающего структурные, неструктурные и общинные меры. Готовность снижает уязвимость и повышает способность реагировать и восстанавливаться. Ниже приводятся ключевые основы надежной системы смягчения последствий.

Системы раннего предупреждения

Системы раннего предупреждения (EWS) являются первой линией обороны. Они включают мониторинг опасностей (осадков, уровней рек, морских государств), прогнозирование потенциальных воздействий и распространение четких, действенных предупреждений властям и общественности. Достижения в области спутниковой технологии, радара и гидрологического моделирования значительно улучшили время выполнения предупреждений о внезапных наводнениях и прогнозов штормовых нагонов. Однако предупреждения эффективны только в том случае, если они достигают уязвимых групп населения и вызывают соответствующие действия. Инициатива Организации Объединенных Наций Ранние предупреждения для всех направлена на обеспечение всеобщего охвата к 2027 году. Участие и учения сообщества имеют решающее значение для перевода предупреждений в спасительные ответы.

Планирование и зонирование землепользования

Предотвращение развития в районах с наибольшим риском остается одной из наиболее эффективных долгосрочных стратегий. Наводнение на просторах определяет зоны, где новое строительство должно быть ограничено или подчиняться повышенным строительным стандартам. Многие страны включают зонирование опасности наводнений в строительные кодексы и комплексные планы. Для прибрежных регионов линии разлома, запрещающие строительство на определенном расстоянии от береговой линии, помогают сохранить природные буферы и уменьшить будущее воздействие. Передача прав на развитие и программы приобретения земли могут стимулировать владельцев недвижимости к добровольному переселению. Эти меры требуют политической воли и устойчивого финансирования, но предлагают высокую отдачу от инвестиций, избегая будущих расходов на стихийные бедствия.

Устойчивость инфраструктуры

Укрепление критической инфраструктуры, такой как транспортные сети, электрические сети, водоочистные сооружения и больницы, необходимо для обеспечения непрерывности сообщества. Это включает в себя возведение сооружений над уровнем наводнений, использование водостойких материалов, установку резервной мощности и проектирование дренажных систем, которые могут справиться с экстремальными осадками. В прибрежных районах шлюзы, подвижные барьеры и стенки наводнений, такие как барьер Темзы в Лондоне или Maeslantkering в Нидерландах, обеспечивают защиту крупных городских районов. Эти крупномасштабные проекты требуют значительного капитала и текущего обслуживания, но могут защитить активы на миллиарды долларов.

Инновационные подходы, такие как плавучая архитектура и земноводные здания, набирают обороты в подверженных наводнениям городах. Например, концепция «Плавающий город» Marineterrein Amsterdam демонстрирует, как дизайн может сосуществовать с водой, а не сопротивляться ей. Не менее важно модернизировать существующий запас; программы, которые помогают домовладельцам поднимать свои дома или устанавливать вентиляционные отверстия, могут значительно уменьшить ущерб.

Общественное образование и планирование эвакуации

Готовность к стихийным бедствиям начинается с информированных общин. Общественные кампании по информированию жителей о местных рисках наводнений, маршрутах эвакуации и аварийных комплектах спасают жизни. Регулярные учения, особенно в прибрежных районах, подверженных риску цунами или быстрого штормового нагона, укрепляют мышечную память и уменьшают панику. Планирование эвакуации должно учитывать уязвимые группы населения, такие как пожилые люди, инвалиды и те, у кого нет частного транспорта. Четкие вывески, заранее назначенные укрытия и надежные каналы связи, включая оповещения по мобильным телефонам и сирены, жизненно важны. На Филиппинах стратегия «Превентивной эвакуации» резко сократила число жертв от тайфунов, перемещая людей до наступления шторма, даже когда окончательные последствия остаются неопределенными.

Изменение климата усиливает риски

Изменение климата является перегрузкой связанных с водой бедствий как на поймах, так и в прибрежных зонах. Более теплые температуры увеличивают влагоудерживающие способности атмосферы, что приводит к более интенсивным и частым сильным осадкам. Например, исследование 2021 года в Природа показало, что изменение климата увеличило вероятность европейских наводнений в июле 2021 года в 1,2-9 раз. В то же время таяние ледников и изменение моделей таяния снега изменяют речные режимы, увеличивая риск наводнений весной и в начале лета.

Прогнозируемые изменения в экстремальных событиях

В Шестом оценочном докладе МГЭИК прогнозируется, что частота и интенсивность экстремальных событий наводнения, происходящих 1-в-100 году, вероятно, возрастут во многих регионах, особенно в Южной Азии, Юго-Восточной Азии и частях Северной Америки. Прибрежные наводнения, которые в настоящее время происходят один раз в столетие, могут стать ежегодными событиями к 2100 году в сценариях с высоким уровнем выбросов. Повышение уровня моря усугубляет эти эффекты, поскольку более высокие исходные уровни воды позволяют штормовым волнам проникать дальше внутрь страны. В регионах, где земля утихает (из-за добычи подземных вод или естественного уплотнения), относительный подъем уровня моря еще больше, как видно в частях Бангладеш и Вьетнама.

Понимание этих изменяющихся профилей рисков имеет решающее значение для обновления строительных норм, ценообразования на страхование и проектирования инфраструктуры. Статические оценки рисков, основанные исключительно на исторических данных, больше не являются достаточными; динамические модели, которые включают прогнозы климата, имеют важное значение для инвестиций в будущее.

Проблемы адаптации

Адаптация к возрастающим рискам чревата проблемами. Финансовые ограничения, конкурирующие приоритеты и пробелы в управлении часто задерживают реализацию. Во многих развивающихся странах ограниченный технический потенциал и доступность данных препятствуют картированию рисков. Более того, адаптационные меры могут иметь неадекватные последствия, если не тщательно разработаны. Например, создание более высоких дамб может стимулировать дальнейшее развитие на поймах наводнений, увеличивая катастрофические последствия будущего провала. Системный подход — сочетание структурных, естественных и политических мер — необходим для повышения устойчивости перед лицом неопределенности.

Тематические исследования: уроки недавних бедствий

Реальные стихийные бедствия дают бесценные уроки для улучшения управления рисками на паводковых равнинах и в прибрежных районах. Анализ успехов и неудач помогает совершенствовать стратегии.

Ураган Катрина (2005) — Новый Орлеан:] Катастрофический сбой системы леви выявил фатальные недостатки в проектировании, обслуживании и реагировании на чрезвычайные ситуации. Более 1800 человек погибли, а ущерб превысил 160 миллиардов долларов. Ключевые уроки включали необходимость надежной, избыточной защиты от наводнений; надлежащее планирование эвакуации для социально уязвимых групп населения; и признание того, что даже продвинутая защита может потерпеть неудачу в экстремальных ситуациях. После Катрины город инвестировал 14,5 миллиардов долларов в модернизированную систему снижения риска ураганов и штормов, включая факторы силы для штормов более высокой интенсивности.

2021 Европейские наводнения — Германия, Бельгия, Нидерланды:] Медленно движущаяся система низкого давления принесла рекордные осадки, вызвав широкое затопление рек и внезапные наводнения. Более 240 человек погибли, в основном в Германии. Неадекватные ранние предупреждения и неспособность эффективно сообщать о риске были основными факторами. Некоторые общины получили предупреждения только за несколько часов до или даже после начала наводнения. Эта трагедия подстегнула реформы в EWS и усилила важность локализованной, действенной информации.

Бангладешская программа готовности к циклонам: Несмотря на то, что Бангладеш является одной из наиболее подверженных опасности стран, Бангладеш резко сократила число жертв циклонов за последние десятилетия. Программа готовности к циклонам Бангладеш (CPP) сочетает в себе спутниковое отслеживание штормов, надежные сети добровольцев, бетонные укрытия для циклонов и общественные учения. Циклон Амфан (2020) убил только 26 человек по сравнению с более чем 300 000 в циклоне Бхола (1970). Программа является моделью для недорогой, высокой готовности к воздействию, которая в значительной степени зависит от местного участия.

Технологические достижения в области мониторинга и моделирования

Технологии революционизируют нашу способность контролировать, прогнозировать и реагировать на связанные с водой катастрофы. Спутниковые миссии, такие как NASA-German GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On), отслеживают изменения в грунтовых водах и влажности почвы, улучшая прогнозирование наводнений. Цифровые модели высот высокого разрешения из исследований LiDAR позволяют точно отображать равнины наводнений. Алгоритмы машинного обучения обучаются прогнозировать масштабы наводнений и выдавать ранние предупреждения быстрее, чем традиционные модели на основе физики.

В прибрежных зонах приборы для измерения устья рек и приливов в сочетании со спутниковой альтиметрией предоставляют данные об уровне моря в режиме реального времени. Служба мониторинга морской среды Коперника (CMEMS) предоставляет оперативные прогнозы состояния океана, используемые руководителями прибрежных районов. Эти инструменты должны быть доступны для развивающихся стран, где пробелы в данных являются самыми широкими. Платформы с открытым исходным кодом, такие как Глобальная система информирования о наводнениях (GloFAS) и веб-сайт ООН по предотвращению наводнений , предлагают свободно доступную информацию для поддержки принятия решений, основанных на оценке рисков.

Международные рамки и направления политики

Глобальные рамки закладывают основу для скоординированных действий по снижению риска бедствий. В Сендайской рамочной программе по снижению риска бедствий (2015–2030 годы) особое внимание уделяется пониманию риска, укреплению управления, инвестированию в устойчивую инфраструктуру и повышению готовности. Парижское соглашение по изменению климата включает в себя цели адаптации, которые согласуются с этими целями. Однако реализация остается неравномерной. В докладе ООН о состоянии климата 2024 года отмечается, что финансирование адаптации по-прежнему намного ниже предполагаемых затрат, особенно в наиболее уязвимых странах мира.

Национальные правительства должны интегрировать снижение риска бедствий в планирование развития. Это включает реформирование систем землевладения, субсидирование устойчивого восстановления и использование механизмов страхования, таких как бассейны страхования от наводнений или облигации катастроф. Инновационное финансирование, такое как модель «Облигации устойчивости», используемая городом Лондоном, привлекает капитал для инфраструктуры, основанной на природе. На местном уровне политика «Создание пространства для воды» в Великобритании и «Комната для реки» в Нидерландах являются пионерами целостных подходов, которые учитывают воду, а не борются с ней.

Вывод: создание устойчивости к будущему

Наводнение на равнинах и прибрежных районах будет по-прежнему оставаться очагом бедствий, связанных с водой, но инициативное, комплексное управление рисками может существенно снизить воздействие. Для продвижения вперед требуется переход от реактивного реагирования к упреждающей устойчивости. Инвестиции в системы раннего предупреждения, планирование землепользования, восстановление экосистем и укрепление инфраструктуры являются экономически эффективными, если их взвешивать на фоне потенциальных потерь. Не менее важно расширять возможности общин посредством образования и планирования на основе участия. Недостаточно одного решения; наиболее успешные стратегии сочетают структурную инженерию с естественной защитой, реформу политики с местными действиями и технологии с традиционными знаниями. По мере ускорения темпов изменения климата срочность этих мер растет. Изучая прошлые бедствия и используя новые инструменты, общества могут защитить жизни, средства к существованию и экосистемы в этих по своей сути динамичных и уязвимых ландшафтах.