Table of Contents
Ускорение прибрежной урбанизации
Сегодня примерно 40% мирового населения живет в пределах 100 километров от побережья, и эта доля продолжает расти. Такие города, как Нью-Йорк и Шанхай, иллюстрируют эту тенденцию, привлекая миллионы жителей своей экономической жизнеспособностью, культурным престижем и стратегическими позициями в глобальных торговых сетях. Эта концентрация людей и активов вдоль уязвимых береговых линий создает усугубляющийся профиль риска, который становится все более серьезным с каждой новой жилой башней, транзитным туннелем или расширением порта, которое строится без адекватных мер по устойчивости к изменению климата.
Темпы роста городов в прибрежных зонах часто опережают возможности местных органов власти по внедрению защитной инфраструктуры. Во многих развивающихся регионах неформальные поселения возникают на подверженных наводнениям землях, поскольку это единственный доступный вариант. В более богатых городах давление на развитие набережной недвижимости для коммерческого и роскошного жилого использования может перевесить соображения долгосрочного риска. Результатом является глобальное лоскутное одеяло густонаселенных районов, которые все чаще подвергаются воздействию изменения климата.
Экономические факторы и демографическое давление
Прибрежные города генерируют огромную долю национального экономического производства. Порт Шанхая обрабатывает больше контейнерных перевозок, чем любой другой порт в мире, в то время как нью-йоркский столичный район вносит примерно 10% от общего ВВП США. Эти экономические двигатели создают рабочие места, привлекают инвестиции и концентрируют критическую инфраструктуру, такую как аэропорты, нефтеперерабатывающие заводы, электростанции и центры обработки данных в низменных районах. Экономическая логика развития прибрежных районов является мощной, но она создает наследие воздействия, которое требует дорогостоящих переоборудований и адаптивного управления.
Рост населения усиливает это давление. Организация Объединенных Наций прогнозирует, что прибрежное городское население увеличится более чем на 1 миллиард к 2060 году. Большая часть этого роста будет происходить в Азии и Африке, где быстрая урбанизация пересекается с ограниченными адаптивными возможностями. Даже в зрелых городах, таких как Нью-Йорк, рост населения и демографические сдвиги стимулируют новое строительство в подверженных наводнениям районах, таких как Нижний Манхэттен и части Бруклина и Квинса.
Инфраструктура в опасности
Инфраструктура, которая делает возможной современную городскую жизнь— системы метро, станции очистки сточных вод, больницы, электрические подстанции и дорожные сети— часто расположена в районах, которые уязвимы для наводнений и штормовых нагонов. В Нью-Йорке ураган Сэнди в 2012 году продемонстрировал, как одно экстремальное метеорологическое событие может парализовать глобальный город, затопить туннели метро, выбивая энергию сотням тысяч жителей и вызывая ущерб, оцениваемый в 19 миллиардов долларов. Шанхай сталкивается с аналогичными рисками, при этом большая часть его городского ядра лежит менее чем на 4 метра выше среднего уровня моря и защищена только системой морских стен и шлюзов, которые должны постоянно обновляться.
Взаимосвязанный характер городской инфраструктуры означает, что сбои каскада. Затопленная электрическая подстанция может закрыть больницы, водяные насосы и сети связи. Поврежденный порт может нарушить цепочки поставок, которые простираются далеко внутри страны. Поэтому прибрежные города должны планировать системную устойчивость, а не просто изолированную защиту для отдельных активов.
Понимание повышения уровня моря
Повышение уровня моря является одним из наиболее определенных и последовательных результатов изменения климата. С 1900 года глобальный средний уровень моря поднялся примерно на 20 сантиметров, а темпы роста значительно ускорились в последние десятилетия. Основными факторами являются предсказуемая физика: по мере нагревания атмосферы, расширения океанской воды и таяния ледников на суше они добавляют воду в океан. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) оценивает, что глобальный средний уровень моря повысится на 0,3 до 0,6 метра к 2100 году при сценариях умеренных выбросов, при более агрессивных сценариях, толкающих увеличение к 1,0 метра или выше.
Глобальные и региональные прогнозы
Глобальные средние значения маскируют существенные региональные изменения. Вдоль восточного побережья США уровень моря поднимается быстрее, чем в среднем по миру, из-за сочетания изменений циркуляции океана, гравитационных эффектов от таяния ледяных щитов и оседания суши. Нью-Йорк, в частности, испытывает повышение уровня моря примерно в два раза по сравнению с глобальными темпами. В Шанхае ситуация осложняется естественным оседанием реки Янцзы и десятилетиями добычи подземных вод, которые привели к погружению поверхности суши. Когда местное оседание добавляется к глобальному повышению уровня моря, эффективное повышение уровня воды относительно земли может быть в несколько раз больше, чем в среднем по миру.
Эти региональные различия имеют значение для планирования. Город не может просто принять глобальные прогнозы и применять их на местном уровне; он должен учитывать местную геологию, океанские течения и деятельность человека, которые влияют на возвышение земель. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) Шестой оценочный доклад предоставляет прогнозы по регионам, которые имеют решающее значение для планирования местной адаптации.
Термическое расширение и таяние льда
Термическое расширение морской воды составляет примерно одну треть наблюдаемого повышения уровня моря. По мере того, как океан поглощает избыточное тепло, захваченное парниковыми газами, молекулы воды отдаляются друг от друга, увеличивая объем океана. Это самоусиливающийся процесс: более теплая вода также ускоряет таяние шельфовых ледников снизу, что, в свою очередь, позволяет сухопутным льдам быстрее течь в океан. Гренландский и антарктический ледяные щиты содержат достаточно замороженной воды, чтобы поднять глобальный уровень моря более чем на 60 метров, если они должны были полностью растаять. В то время как полное таяние - это процесс, который будет разворачиваться в течение тысячелетий, даже частичные потери имеют глубокие последствия для прибрежных городов в течение этого столетия.
Поведение антарктического ледяного щита, в частности, представляет собой основной источник неопределенности в прогнозах уровня моря. Недавние исследования показывают, что части Западной Антарктиды могут приближаться к переломному моменту, когда теплая океанская вода подрывает шельфовые ледники, которые сдерживают массивные ледники. Если эти ледники рухнут, глобальный уровень моря может подняться на несколько метров в течение ближайших столетий, причем самые серьезные воздействия сосредоточены во второй половине этого века и далее.
Тематическое исследование: Нью-Йорк
Нью-Йорк предлагает наглядную иллюстрацию того, как пересекаются прибрежная урбанизация и повышение уровня моря. 835 километров береговой линии города & #8217 включают густо развитые жилые кварталы, коммерческие районы, парки и критическую инфраструктуру. Более 400 000 жителей живут в пределах текущей 100-летней поймы, число, которое, по прогнозам, значительно вырастет по мере повышения уровня моря.
Географическая уязвимость
География Нью-Йорка’ усиливает его экспозицию. Город сидит у слияния реки Гудзон, Ист-Ривер и Нью-Йоркской гавани, делая его восприимчивым к штормовому нагону с нескольких направлений. Узкий устье Нью-Йоркской гавани может воронить штормовой нагон в гавань и вверх по рекам, создавая более высокие уровни воды, чем это произошло бы вдоль открытого побережья. Во время шторма Сэнди высота нагона достигла 4,3 метров над средним уровнем моря в Баттери-парке в Нижнем Манхэттене, затопив 51 квадратный километр города.
Штормовой всплеск и риск ураганов
Ожидается, что изменение климата увеличит интенсивность и частоту экстремальных осадков и ураганов на северо-востоке США, в то время как общее число ураганов может не увеличиться, доля, которая достигает интенсивности категории 4 или 5, вероятно, возрастет. Более теплые температуры поверхности моря обеспечивают больше энергии для штормов, а более теплая атмосфера может удерживать больше влаги, что приводит к более тяжелым осадкам. Для Нью-Йорка это означает, что будущие штормы могут сочетать более высокие штормовые нагоны с более интенсивными осадками, создавая сложные наводнения, которые подавляют как береговую оборону, так и дренажные системы.
Адаптационные инвестиции
В ответ на Сэнди Нью-Йорк вложил миллиарды долларов в меры по повышению устойчивости. Инженерный корпус армии США изучает систему барьеров штормового нагона, которые могут закрыть вход в гавань во время экстремальных событий. В городе также есть повышенные здания, подверженные наводнениям, установленные улучшения дренажа и построенные парковые пространства, которые удваиваются как зоны хранения паводковой воды. Проект по обеспечению устойчивости прибрежных районов Ист-Сайда, усилия в размере 1,45 миллиарда долларов, строит систему паводков, бермов и улучшений парков вдоль Нижнего Ист-Сайда Манхэттена. Эти инвестиции являются существенными, но они представляют собой лишь часть того, что в конечном итоге потребуется для защиты города от прогнозируемого повышения уровня моря.
Тематическое исследование: Шанхай
Шанхай во многих отношениях является глобальным детищем плакатов для риска прибрежных наводнений. С населением более 24 миллионов человек, город является крупнейшим прибрежным мегаполисом в мире, и большая часть его городского ядра находится всего в нескольких метрах над уровнем моря. Уязвимость Шанхая & #8217 определяется его местоположением в дельте реки Янцзы, регионе, который естественным образом тонет и сильно спроектирован с дамбами и структурами контроля за наводнениями.
Дельтаическая география и земельный субсидирование
Дельта реки Янцзы — это динамичная среда, где оседание и оседание происходят естественным образом. Однако деятельность человека резко ускорила оседание. В течение десятилетий Шанхай добывал грунтовые воды из подстилающего водоносного горизонта для снабжения его растущего населения и промышленности, в результате чего поверхность земли в некоторых районах опускалась со скоростью до 10 миллиметров в год. В то время как добыча подземных вод регулируется с 1960-х годов, последствия прошлого оседания сохраняются, а некоторые части города остаются на метры ниже их первоначального возвышения. Это оседание усугубляет глобальное повышение уровня моря, эффективно увеличивая относительный уровень воды еще на 2-4 миллиметра в год.
Экономическое воздействие
Шанхай является экономическим сердцем Китая. Город генерирует примерно 3,8% национального ВВП, и его порт обрабатывает более 40 миллионов двадцатифутовых эквивалентных единиц (TEU) контейнерных грузов ежегодно. Крупный наводнение в Шанхае будет иметь каскадные экономические последствия, которые выходят далеко за пределы города, нарушая глобальные цепочки поставок, которые зависят от порта и производственных сетей, которые питаются в него. Всемирный банк определил Шанхай как один из городов, наиболее подверженных риску повышения уровня моря, с потенциальными ежегодными потерями от наводнений, которые могут достичь десятков миллиардов долларов к середине века.
Инженерные решения
Шанхай вложил значительные средства в жесткие инженерные решения. Город защищен системой морских стен, дамб и шлюзов, которые постепенно поднимались и укреплялись на протяжении десятилетий. Наиболее заметной структурой является Wusongkou Floodgate, массивный стальной барьер в устье Сучжоу-Крик, который может закрыться, чтобы предотвратить штормовые нагоны от входа в город. Шанхай также управляет обширной сетью насосных станций и дренажных каналов, предназначенных для удаления паводковой воды во время сильных осадков. Однако эти системы разработаны по стандарту, который может оказаться недостаточным при сценариях более высокого уровня моря, и текущее обслуживание и модернизация потребуются на десятилетия вперед.
Сравнительные риски в прибрежных мегаполисах
Нью-Йорк и Шанхай представляют собой два конца спектра прибрежного риска, но проблемы, с которыми они сталкиваются, разделяют города по всему миру. Мумбаи, Калькутта, Майами, Токио, Джакарта, Лагос и Бангкок сталкиваются с аналогичными комбинациями давления урбанизации, оседания и роста морей. Исследование 2021 года, опубликованное в Nature Communications, подсчитало, что к 2100 году по сценарию с высоким уровнем выбросов до 630 миллионов человек могут жить на земле ниже прогнозируемых годовых уровней наводнений, причем большинство из них сосредоточено в Азии.
Каждый город вносит свой набор ограничений в адаптационную задачу. Джакарта погружается так быстро, что индонезийское правительство строит совершенно новую столицу на острове Борнео. Венеция установила амбициозную систему мобильных шлюзов под названием MOSE, но она сталкивается с вопросами о долгосрочной жизнеспособности и экологических последствиях. Майами борется с вторжением подземных вод в свой пористый известняковый фундамент, делая даже нештормовые наводнения все более распространенными. Разнообразие местных условий подчеркивает необходимость контекстной адаптации, которая опирается на местные знания и условия.
Стратегии адаптации и политические рамки
Масштаб проблемы прибрежного риска требует широкого портфеля стратегий адаптации. Не будет достаточно единого решения; эффективная адаптация требует сочетания инженерных работ, природных решений, планирования землепользования и институциональной реформы. NOAA Climate.Gov Portal Документы широкий спектр вариантов адаптации, которые города начинают изучать.
Жесткие инженерные подходы
Морские стены, барьеры для наводнений, дамбы и шлюзы представляют собой наиболее видимую и традиционную форму береговой защиты. Эти сооружения могут быть эффективными для управления умеренным уровнем повышения уровня моря, но они несут значительные ограничения. Они дороги в строительстве и обслуживании, они могут нарушать естественные прибрежные процессы и экосистемы, и они создают ложное чувство безопасности, которое может стимулировать дальнейшее развитие в подверженных наводнениям районах. Более того, жесткая инфраструктура обычно разработана для конкретного стандарта производительности и превышение этого стандарта может привести к катастрофическому сбою. Сбой дамб в Новом Орлеане во время урагана Катрина остается отрезвляющим напоминанием о последствиях недостаточно разработанных систем защиты.
Несмотря на эти ограничения, жесткая инженерия останется необходимым компонентом адаптации к побережью для многих городов. Ключом является проектирование систем, которые могут быть адаптированы с течением времени, поскольку уровень моря продолжает расти, а не блокировать фиксированный уровень защиты. Некоторые города изучают модульные барьерные системы, которые могут быть увеличены постепенно, или ворота, которые могут работать чаще по мере повышения уровня воды.
Природные решения
Природные решения, часто называемые адаптацией на основе экосистем, предлагают дополнительный подход, который может обеспечить множество преимуществ. Восстановление прибрежных водно-болотных угодий, мангровых зарослей, устриц и дюн может буферизировать энергию волн, поглощать штормовой нагон и ловить осадки, которые помогают естественным образом строить возвышение. Эти экосистемы также обеспечивают среду обитания для рыболовства, улучшают качество воды и предлагают рекреационные и эстетические преимущества для городских жителей. В принципе, природные решения могут адаптироваться к повышению уровня моря, если у них есть достаточно места для миграции внутри страны и если запасы осадков достаточны.
На практике внедрение природных решений в густонаселенные прибрежные города является сложной задачей. Пространство ограничено, и построенная среда может предотвратить миграцию прибрежных экосистем на суше, которая естественным образом произойдет. Однако города находят творческие способы интеграции зеленой инфраструктуры в городской дизайн. Нью-Йорк строит придорожные дождевые сады, пористое тротуарное покрытие и зеленые крыши для управления стоком ливневых вод. Шанхай инвестировал в обширные программы городского озеленения, включая создание парковых зон вдоль реки Хуанпу, которые обеспечивают хранение наводнений и общественное пространство. Эти меры не заменяют жесткую инженерию, но они обеспечивают ценные дополнительные преимущества.
Управление и планирование
Эффективная адаптация требует не только технических решений; она требует структур управления, которые могут координировать действия в нескольких юрисдикциях, агентствах и временных горизонтах. Прибрежные города часто охватывают несколько муниципалитетов и штатов или провинций, и в результате планирование адаптации может быть фрагментировано. Нью-Йорк должен координировать свои действия с штатом Нью-Йорк, Нью-Джерси и федеральным правительством по защите от наводнений. Шанхай должен работать в рамках централизованной системы планирования Китая и No 8217, а также реагировать на местные условия и потребности заинтересованных сторон.
Планирование землепользования является одним из самых мощных инструментов, доступных для снижения долгосрочного риска наводнений. Правила зонирования могут ограничивать новое строительство в наиболее уязвимых районах, требовать повышенных строительных стандартов и включать риск наводнений в решения о крупных инвестициях в инфраструктуру. Некоторые города изучают управляемый откат, скоординированное перемещение людей и активов вдали от зон с самым высоким риском. Хотя управляемый отступление является политически сложным и социально разрушительным, оно может стать все более необходимым, поскольку повышение уровня моря делает некоторые районы фактически непригодными для жизни. Опыт таких городов, как Новый Орлеан, который использовал программы выкупа для удаления домов из подверженных наводнениям районов после Катрины, предлагает уроки для других прибрежных городов.
Роль климатических прогнозов в городском планировании
Планирование адаптации зависит от надежных прогнозов будущего повышения уровня моря и связанной с этим вероятности наводнений. Однако прогнозы по своей сути неопределенны, и планировщики должны принимать решения в условиях глубокой неопределенности относительно того, насколько и как быстро будет расти уровень моря. Традиционный подход к проектированию инфраструктуры к единому стандарту, такому как 100-летняя высота наводнения, больше не является адекватным в меняющемся климате. Вместо этого планировщики все чаще используют сценарии на основе подходов, которые рассматривают ряд возможных вариантов будущего и определяют стратегии, которые хорошо работают во многих сценариях.
Концепция адаптивных путей набирает обороты как основа для навигации по неопределенности. Вместо того, чтобы придерживаться одного долгосрочного плана, адаптивный подход к пути определяет ряд решений, которые могут быть приняты с течением времени по мере развития условий. Например, город может начать с повышения строительных стандартов и инвестирования в природные решения, при понимании того, что если уровень моря поднимается выше определенного порога, могут потребоваться более дорогие жесткие инженерные меры или управляемый откат. Этот подход позволяет городам избегать блокировки в решениях, которые могут оказаться преждевременными или неадекватными.
Сценарное планирование требует инвестиций в возможности мониторинга и моделирования. Городам нужны данные о высоте в высоком разрешении, сети датчиков приливов и модели, которые могут имитировать наводнения при различных сценариях уровня моря и шторма. Им также нужны механизмы для регулярного обновления своих оценок рисков и соответствующей корректировки своих планов. Задача не только техническая, но и институциональная: агентства по планированию должны быть готовы пересмотреть прошлые решения и адаптироваться по мере поступления новой информации.
Оригинальное название: Looking Ahead: The Imperative for Action
Риски, которые повышение уровня моря представляет для прибрежных городов, не являются отдаленными или гипотетическими. Они уже влияют на сообщества сегодня, и они будут ускоряться в ближайшие десятилетия. Для таких городов, как Нью-Йорк и Шанхай, выбор не в том, адаптироваться ли, а в том, как быстро и эффективно они могут это сделать. Затраты на бездействие измеряются в разрушенных жизнях, поврежденной экономике и упущенных возможностях. Затраты на действия также высоки, но они представляют собой инвестиции в устойчивость, которые будут приносить дивиденды для поколений.
Международное сотрудничество и обмен знаниями являются важными компонентами глобального реагирования. Такие организации, как Группа по климатическому лидерству в 40 городах , помогают городам обмениваться передовым опытом и выступают за политическую поддержку и финансирование, необходимые для реализации амбициозных программ адаптации. Ни один город не может решить проблему в одиночку, но каждый город, который принимает меры, вносит свой вклад в растущий объем опыта и решений, которые приносят пользу всему глобальному сообществу.
Проблема прибрежной урбанизации и повышения уровня моря является одной из определяющих проблем 21-го века. Она проверяет нашу способность планировать на долгосрочную перспективу в политических системах, которые часто благоприятствуют краткосрочной отдаче. Она требует, чтобы мы уравновешивали конкурирующие ценности экономического развития, защиты окружающей среды и социальной справедливости. И она требует, чтобы мы столкнулись с неудобной возможностью того, что некоторые места, которые мы построили, не будут устойчивыми в их нынешней форме. Решение этой проблемы потребует творчества, приверженности и честного участия в рисках, с которыми мы сталкиваемся.