High‐Tide Flooding Along the China Coastline: Past and Future

Abstract

High-tide flooding (HTF) refers to low levels of inundation in coastal areas that usually (but not always) occur at high tide. HTF does not pose significant threats to public safety and property as the extreme storm surges do, but can cause minor property damage, road closures, public health risks, or disrupt routine activities (Cherqui

The Global Drivers of Chronic Coastal Flood Hazards Under Sea‐Level Rise

“…The use of these thresholds is now standard practice in regional and national coastal flood hazard studies in the US (Dusek et al., 2022; Ghanbari et al., 2019; Gold et al., 2022; Li et al., 2022, 2021; Thompson et al., 2021), despite their limitations (e.g., Section 4.2). Most recently, this approach has been used to estimate flood thresholds in China (Li et al., 2023). Accordingly, we use the same method here to derive minor, moderate, and major common impact flood thresholds for all GESLA tide gauges (Table S1 in Supporting Information S1).…”

The Influence of Future Changes in Tidal Range, Storm Surge, and Mean Sea Level on the Emergence of Chronic Flooding

“…Thompson et al (2019) took a slightly different approach, defining chronic flooding to occur when nine out of 10 consecutive years produced at least 50 flood days. This definition has also been adopted by subsequent studies (Habel et al, 2020;Li et al, 2023).…”

High tide flooding: Drivers, risk assessment, and prediction

“…Moftakhari 等 [23] Hino 等 [11] Ghanbari 等 [14] Carpio Camargo 等 [75] Jacobs 等 [73] 、 Fant 等 [72] Hanslow 等 [80] Habel 等 [38] Hauer 等 [12] Macías-Tapia 等 [24] Li 等 [22] 损失在美国西雅图和旧金山甚至比极端水位带来的 损失还要多 [10] ， 而带来的暴露程度在西雅图、 华盛顿 特区、 杰克逊维尔等地区大于中等-大型洪水 [14] 。 此外， 高潮位洪水事件对沿岸生态环境造成影响。 高潮位洪水通过排水管道倒灌进城市低洼地区， 将 区域内废水处理系统中的有害物质 [38] 和溶解性成 分 [24] 等带入河流和海水中， 是沿海地区海水水质异 常的主要原因之一 [24,74] 。另外， 潮汐带来的淹没与红 海龟孵化率、 玳瑁海归孵化率、 绿海龟孵化率有明显 的负相关 [75][76] 。 在洪水发生概率方面， 研究人员多是预报高潮 位洪水在年和月时间尺度上的发生频次 [6,8,12,30] 。例 如， 考虑不同海平面上升情景下高潮位洪水的发生 频次。当前仅有 Dusek 等 [77] 依据统计学方法预报高 潮位洪水每日的发生概率。 在高潮位洪水的定量风险评估方面， 相关研究 主要利用统计经验模型或水动力模型方法(表 1)， 结 合高潮位洪水未来发生频率变化， 开展承灾体暴露 分析和损失评估。基于统计经验模型方法是指构建 水位高度与灾害损失的函数关系， 结合淹没深度的 经验累积分布概率和超越概率计算累积损失 [10,14,22,78] ； 采用回归分析的方式建立逐时的影响人群与水位 高度的函数关系 [11] 。这些评估方法简易但缺乏精 度， 在函数关系构建时还需深入分析。基于淹没模 型方法是利用 GIS 手段或数值模型， 计算高潮位洪 水淹没范围 [38,[79][80] ， 进而结合道路网络、 通行数据等 计算交通影响和其他损失 [73] 等。国内针对高潮位 洪水风险评估， 主要利用淹没深度与财产损失曲线 开展 [22] 生频次会更多 [23,41,[81][82]…”

“…第 1 期 李思达 等：高潮位洪水的致灾机制、 风险评估与预报评述 国内对于高潮位洪水的研究也逐步展开， 包括分 析海平面上升对高潮位洪水的贡献 [22] ， 以及考虑海 平面上升情景下预报未来高潮位洪水的发生频次 等 [22] [4,6,11,23] 。 因经常发生于高潮位附近， 故此称为高潮位洪水。 高潮位洪水带来的影响主要包括干扰日常出行活 动、 增加通勤时间、 损害公共设施、 造成经济损失、 威胁公共卫生和城市用水安全、 威胁生物栖息和生 态环境等 [10,24] 。虽然高潮位洪水常发生于高潮位附 近， 但不局限于仅仅发生在高潮位时刻附近 [5][6]8,25] 因超过小型洪水阈值， 所以称为小型海岸洪水 [4] 。 其后为突出小型洪水的滋扰特性， 多称为滋扰洪 水 [5,23,[26][27] 。近年来特别是 2018 年以来， 为了突出因 潮致灾的频繁， 美国国家海洋与大气管理局(NO-AA)和 IPCC 第六次报告以及国内外科研人员多采 用高潮位洪水 [6,11,[28][29][30] 。IPCC 报告还提及了高潮位 洪水的慢性(chronic)特征， 因此也有少量文献和媒 体将高潮位洪水称作慢性潮汐洪水(chronic tidal flooding)或是慢性洪水(chronic flooding) [31] 。在新 闻媒体的报道中多采用晴天洪水、 国王潮汐和高潮 位洪水的描述方式， 以方便大众理解。虽然 Haigh 等 [32] 认为滋扰洪水比小型海岸洪水的影响更小， Moftakhari 等 [5] 认为滋扰洪水的含义比高潮位洪水…”

“…入线性模型拟合洪水阈值 [6] 。② 以历史灾害数据 为基础。基于媒体报道的洪水事件中的最低值作 为高潮位洪水阈值， 该方法应用于澳大利亚沿海的 高潮位洪水研究 [33] 。③ 以社会影响为基础。基于 社交软件对洪水话题的热度， 选择热度达到 25%时 刻的水位高度作为高潮位洪水阈值 [34] ， 应用于美国 墨西哥湾和东部沿海， 这种新颖的方式类似于以灾 害的社会影响程度来定义高潮位洪水。④ 以极值 水位重现期为基础。采用极值水位小于 5 年的重现 期作为小型洪水阈值 [22] ， 这是 GBT 22482-2008(水 文情报预报规范)建议的方式。⑤ 此外， 也有采用 超过当地平均较高高潮 0.3 m 作为洪水阈值 [35] ， 或 是采用水位的第 99 分位数作为小型洪水阈值 [22] 时上述拟合方式并不适用 [5] 。采用社交媒体热度是 一种新颖的方式 [34] ， 但当前没有获得广泛的使用。 采用小于 5 年的重现期作为小型洪水阈值是一种可 行的办法 [22] ， 但是并没有考虑岸基防护措施的影 响， 容易高估高潮位洪水的风险。2017 年， 中国完 成了沿海大规模警戒潮位核定， 填补了以岸段警戒 潮位值为基准的预警报业务空白 [36][37] 。因此， 在中 国沿海地区， 应当使用核定的警戒潮位数据作为洪 水阈值。 2 高潮位洪水驱动因素 高潮位洪水致灾过程主要分为 3 类(图 1) [5][6]38] 美、 澳洲、 欧洲等国家和地区的沿海城市建设较早， 当时的防护设计标准难以应对当前的气候变化 [5,39] ， 且欧美国家的自然海岸线比例较低 [40][41] 差等， 因此，NTR 并不完全代表增水 [42][43] 。 相对海平面上升是高潮位洪水频发的主要因 素之一 [6,8,23,[44][45][46][47][48] 。1980-2020 年全球绝对海平面以 平均每年 3.35±0.45 mm 的速度上升 [49][50][51] ， 而城市地 表沉降放大了海平面上升的影响 [52][53][54][55] ， 一同加剧了 沿海城市暴露于海岸洪水的风险。相对海平面上 升在不同程度上影响了高潮位洪水的发生频次。 由于相对海平面上升， 澳大利亚东部沿海高潮位洪 水的发生频次在 1980-2020 年增加了约 1~4 倍 [8] ， 意大利威尼斯的高潮位洪水发生频次自 1990 年代 的 10 d/a 增加到现在的约 40 d/a [48] 。 除 了 相 对 海 平 面 上 升 ， 海 洋 潮 汐 长 期 增 强 ( △Tides )对高潮位洪水发生频次的增加也有一定 的贡献 [56] 。由于城市建设和河道疏浚等人为因素和 海平面上升等自然因素影响， 一些沿海城市的潮汐 增幅不断增强 [57][58]…”