“河南洪災(zāi)”并非偶然？Nature最新封面：全球受洪災(zāi)影響人口數(shù)量正在擴(kuò)大
大數(shù)據(jù)文摘授權(quán)轉(zhuǎn)載自學(xué)術(shù)頭條
撰文：庫(kù)珀
編審：寇建超
今年夏季汛期，我國(guó)河南地區(qū)遭受的極端暴雨和洪澇災(zāi)害給當(dāng)?shù)卦斐闪藝?yán)重?fù)p失。
截至 8 月 2 日 12 時(shí)，河南全省共有 150 個(gè)縣（市、區(qū)）、1663 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1453.16 萬(wàn)人受災(zāi)，倒塌房屋 30106 戶、89001 間；農(nóng)作物成災(zāi)面積 872萬(wàn) 畝，絕收面積 380 萬(wàn)畝，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 1142.69 億元。更令人心痛的是，此次特大洪澇災(zāi)害共造成 302 人死亡，50 人失蹤。
我們?cè)跒橛鲭y者惋惜默哀的同時(shí)，或許也應(yīng)該注意到：此次特大洪澇災(zāi)害也許并不是一個(gè)局部災(zāi)害現(xiàn)象。
今天，Nature 雜志以封面文章的形式在線刊登了一項(xiàng)關(guān)于全球洪水災(zāi)害分析的最新研究。結(jié)果顯示，全球范圍內(nèi)面臨洪水風(fēng)險(xiǎn)的人口比例正在逐年增加。
一般來(lái)說(shuō)，河流和海岸系統(tǒng)的洪水是與氣候相關(guān)的最常見(jiàn)和最具破壞性的災(zāi)害，每年造成數(shù)十億美元的損失，這些影響會(huì)往往不成比例地落在窮困和弱勢(shì)群體身上，因?yàn)楹樗畬?duì)他們的生產(chǎn)生活造成的沖擊最大，他們從災(zāi)害中恢復(fù)的能力也有限。
在過(guò)去幾年中，由于氣候變化導(dǎo)致洪水頻率和嚴(yán)重程度在增加，以及由于易受災(zāi)害地區(qū)的人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)迅速增加，全球洪水風(fēng)險(xiǎn)同步飆升。
研究人員通過(guò)對(duì) 12719 張分辨率為 250 米的衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行分析，估計(jì)了 2000-2018 年期間 913 次大洪水事件的洪水范圍和受災(zāi)人口暴露，計(jì)算出總淹沒(méi)面積為 223 萬(wàn)平方公里，約有 2.55-2.9 億人直接受洪水影響。
而且，從 2000-2015 年，衛(wèi)星觀測(cè)到的洪水泛濫地區(qū)的總?cè)丝趶?5800 萬(wàn)增至 8600 萬(wàn)，這意味著全球遭受洪水災(zāi)害的人口比例增加了 20%-24%，比之前的估計(jì)高出 10 倍。
此外，基于氣候變化預(yù)測(cè)，直到 2030 年受洪水影響的人口比例仍將進(jìn)一步擴(kuò)大。
研究人員基于觀測(cè)結(jié)果生成的全球洪水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，將有助于改進(jìn)區(qū)域洪災(zāi)脆弱性評(píng)估，提升全球和地方洪水模型的準(zhǔn)確性、優(yōu)化干預(yù)措施的效力，以及增強(qiáng)我們對(duì)土地覆蓋變化、氣候和洪水之間相互作用的理解。
但洪水受災(zāi)人口的增加，除了自然災(zāi)害之外，還有其他因素。
衛(wèi)星觀測(cè)下的洪水災(zāi)害
由于快速城市化、防洪基礎(chǔ)設(shè)施和洪泛區(qū)定居點(diǎn)的增加，洪水發(fā)生的地點(diǎn)和方式以及受影響的人群均在發(fā)生變化。
綜合來(lái)看，氣候、土地利用、基礎(chǔ)設(shè)施和人口結(jié)構(gòu)的變化都與洪澇災(zāi)害密切相關(guān)，導(dǎo)致破壞性洪水的嚴(yán)重性、持續(xù)時(shí)間和頻率在增加，2000-2019 年，全球洪災(zāi)損失約為 6510 億美元。
全球洪水模型的研究有助于揭示一些趨勢(shì)，包括控制災(zāi)害規(guī)模、減少生命財(cái)產(chǎn)損失等，但洪水暴露和脆弱性評(píng)估經(jīng)常受到災(zāi)害模型不確定性的限制，很多情況下是由于快速的人為變化、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不足和地形數(shù)據(jù)質(zhì)量差等原因造成的。例如人類(lèi)改變了土地和河流利用方式，改變了洪水活動(dòng)，而建模假設(shè)的差異則會(huì)導(dǎo)致不同模型的人口和區(qū)域洪水暴露估計(jì)之間形成偏差。
與此前的研究相比，基于衛(wèi)星的遙感圖像數(shù)據(jù)可以直接觀測(cè)洪水災(zāi)害，也能隱含地解釋氣候、土地利用和基礎(chǔ)設(shè)施的變化，這也是本項(xiàng)研究的亮點(diǎn)之一。
研究人員分析了 2000-2018 年的 12719 張 MODIS（中分辨率成像光譜儀）圖像，繪制了 913 張洪水圖。初步研究發(fā)現(xiàn)，全球洪水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)中的大多數(shù)事件發(fā)生在亞洲（中國(guó)有 52 個(gè)），其次是美洲、非洲、歐洲和大洋洲，大多數(shù)洪水事件是由暴雨引起的，其次是熱帶風(fēng)暴或風(fēng)暴潮、冰雪融化或是潰壩等，全球最大的累計(jì)淹沒(méi)面積發(fā)生在 2003 年和 2007 年，而 2007 年和 2010 年人口在洪水危害中暴露率最高。
2000-2015 年，全球總?cè)丝谠鲩L(zhǎng)了 18.6%，而在被觀察的洪水災(zāi)害地區(qū)，這一數(shù)字為 34.1%，暴露于大洪水事件的人口比例變化表明 119 個(gè)國(guó)家的全球平均增長(zhǎng)率為 20%-24%。洪水風(fēng)險(xiǎn)增加集中在中低收入國(guó)家，在城市化程度較低的國(guó)家，洪水暴露趨勢(shì)可能被低估，因?yàn)槌鞘泻樗谌蚝樗當(dāng)?shù)據(jù)庫(kù)中的代表性不足。
在所有洪水類(lèi)型中，受洪水影響的人口比例都有所增加，但在因潰壩引起洪水的地區(qū)，這一比例最高增加至 177%，防洪基礎(chǔ)設(shè)施（如大壩）附近的人口增加可能是一大隱患。
研究人員觀察到，在 70 個(gè)國(guó)家中被淹沒(méi)地區(qū)的人口比例增加了 2% 以上，有 40 個(gè)國(guó)家增加了 20% 以上。自然保護(hù)區(qū)內(nèi)人口增長(zhǎng)率較高的地方，包括印度古瓦哈蒂和孟加拉國(guó)達(dá)卡，南亞和東南亞的河脈流域（如印度河、恒河-雅魯藏布江和湄公河）附近受洪水影響的絕對(duì)人數(shù)最多（分別為 1700-1990 萬(wàn)、10780-13490 萬(wàn)和 2020-3280 萬(wàn)），受洪水影響的人口比例增加（分別為 36%、26% 和 11%）。在 21 個(gè)國(guó)家中，受洪水影響的人口比例變化不大（增長(zhǎng) 3% 或 2%），尤其是東歐和俄羅斯人口下降的地區(qū)。
在 28 個(gè)國(guó)家中，受洪水影響的人口比例下降了 3% 以上。例如，在美國(guó)，卡特里娜颶風(fēng)后新奧爾良地區(qū)受洪水影響的人口減少；在中國(guó)長(zhǎng)江流域，受洪水影響的人口比例則下降了 7%。
未來(lái)洪水災(zāi)害預(yù)計(jì)如何
利用世界資源研究所洪水風(fēng)險(xiǎn)分析儀，研究人員計(jì)算了 MODIS 觀測(cè)充足的 119 個(gè)國(guó)家在不久的將來(lái)（2010-2030 年）將面臨洪水威脅的人口。據(jù)估計(jì)，到 2030 年，洪水區(qū)或?qū)⒂?7.58 億人遭受洪水影響。
全球受洪水影響的人口比例將增加，但各國(guó)之間會(huì)有所不同。在 57 個(gè)國(guó)家中，預(yù)計(jì)將有更多人口暴露在洪水威脅中，特別亞洲和非洲。但由于氣候和未來(lái)人口模型的不確定性，難以預(yù)測(cè)移民模式和特定國(guó)家城市發(fā)展的變化，這意味著，在城市化迅速增加的地方，未來(lái)洪水風(fēng)險(xiǎn)的增加可能被低估了。
另外，分布在四大洲的九個(gè)地區(qū)和 32 個(gè)國(guó)家的洪水暴露也呈“不斷增加”趨勢(shì)，其中五個(gè)國(guó)家（四個(gè)非洲國(guó)家加上印度）遭受洪災(zāi)的人口比例會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)（增幅超過(guò) 20%）。五個(gè)地區(qū)和 25 個(gè)國(guó)家將有新的洪水暴露，集中在歐洲和北美，阿曼和蘇丹的洪水暴露比例增幅預(yù)計(jì)最高（超過(guò) 50%）。有 3 個(gè)地區(qū)和 29 個(gè)國(guó)家的洪水風(fēng)險(xiǎn)“下降”，但模型仍然估計(jì)，到 2030 年，這些國(guó)家將有 220 萬(wàn)人面臨百年一遇洪水的風(fēng)險(xiǎn)。
圖｜暴露于洪水威脅的主要國(guó)家的人口比較（來(lái)源：Nature）
研究人員表示，衛(wèi)星觀測(cè)有充足的證據(jù)表明洪水暴露的增加（2000-2015 年為 20%-24%）遠(yuǎn)高于先前的估計(jì)（1970-2010 年為 2.6%），可能是因?yàn)檫@項(xiàng)研究觀測(cè)捕捉到了由潰壩、雨洪事件和融雪引起的洪水，而這些事件因素之前都不包括在全球洪水模型中。
但是，論文也提到了此次研究的四個(gè)局限性：
（1）事件記錄不完整，不包括較小但有影響力的洪水事件；
（2）MODIS 繪制城市洪水地圖的能力有限；
（3）人口空間分布的不確定性；
（4）預(yù)測(cè)極端氣候的不確定性。
基于緊急事件數(shù)據(jù)庫(kù)估計(jì)，從 2000-2018 年，有 11 億多人遭受洪水災(zāi)害，比論文估計(jì)的還要多 1.59-2.08 億人，由于衛(wèi)星和人口增長(zhǎng)模型的不確定性，本項(xiàng)研究可能低估了快速城市化國(guó)家的洪水暴露趨勢(shì)。
研究人員接下來(lái)的工作，將在更長(zhǎng)的時(shí)間段或更高衛(wèi)星圖像分辨率上納入更多的事件，從而改善受洪水影響的人口估計(jì)。
此外，還會(huì)模擬衛(wèi)星時(shí)間覆蓋不足的事件范圍（比如山洪暴發(fā)），以及改進(jìn)對(duì)過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)全球人口的空間估計(jì)等。
目前，研究人員開(kāi)發(fā)的全球洪水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)提供了 250 米分辨率的全球空間洪水事件數(shù)據(jù)目錄，可供公眾下載，據(jù)悉，該數(shù)據(jù)庫(kù)是迄今為止最大、最準(zhǔn)確的觀測(cè)洪水?dāng)?shù)據(jù)集，為全球洪水的研究提供了全新視角。
邁出了“關(guān)鍵”一步
研究人員希望，這項(xiàng)研究給出的洪水風(fēng)險(xiǎn)上升證據(jù)，能夠幫助各國(guó)制定至關(guān)重要的洪水應(yīng)對(duì)決策，比如將人群遷移安置到其他安全地方。
來(lái)自世界銀行全球減災(zāi)與災(zāi)后恢復(fù)基金的專家 Brenden Jongman 表示，這一分析成果提高了目前行業(yè)對(duì)重大洪水空間范圍的理解。
最重要的是，能夠觀察易受洪水影響地區(qū)的人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的變化。但衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間分辨率和全球人口模型的使用不允許對(duì)城市地區(qū)的洪水影響進(jìn)行更詳細(xì)分析，鑒于世界正在迅速城市化，城市災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)日益受到關(guān)注，未來(lái)的研究應(yīng)開(kāi)發(fā)出評(píng)估城市全球洪水風(fēng)險(xiǎn)的改進(jìn)方法。
隨著全球人口的增長(zhǎng)和城市的擴(kuò)張，曾經(jīng)提供防洪保護(hù)的自然生態(tài)系統(tǒng)也將受到破壞。紅樹(shù)林、珊瑚礁、沙丘系統(tǒng)和城市公園等可以抑制洪水波，減少洪峰流量，顯著減少洪水和其他與氣候相關(guān)的危害。
Jongman 認(rèn)為，投資于恢復(fù)或建設(shè)生態(tài)系統(tǒng)的解決方案也是一種成本效益高的方式，可以減少洪災(zāi)破壞，同時(shí)改善生物多樣性并提供其他好處。
理解氣候變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和洪水之間的聯(lián)系是一項(xiàng)重大科學(xué)挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)一套強(qiáng)大的決策支持模型至關(guān)重要，該模型將使決策者能夠計(jì)算和傳達(dá)應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)的最佳措施組合，本項(xiàng)研究成果已朝著這一方向邁出了關(guān)鍵一步。
參考資料：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03695-w
https://www.nature.com/articles/d41586-021-01974-0
https://global-flood-database.cloudtostreet.ai./
