2020年长江洪涝应对给世界的启示 | The Innovation
以下文章来源于The Innovation创新 ，作者Ke Wei & Ouyang
今年长江流域大洪水再次牵动全国人民的心。与1998年比，为什么今年雨更大，灾害能更轻？当前防汛形势发生了什么变化？未来会有什么样的挑战？近日多位学者就以上问题开展了跨学科的合作探讨，通过对比2020年与1998年长江流域大洪水灾害，从多角度总结了应对流域性大洪水的经验和教训，对全球气候变化下预防和减轻洪水灾害具有重要借鉴意义。
2020年我国江淮地区梅雨汛期长达两个月， 2020年6月1日主汛期开始，8月2日梅雨汛期结束，多地防汛应急响应等级下降。根据应急管理部的统计结果，截至7月28日，南方洪涝共造成5481万人次受灾，死亡158人，直接经济损失1444亿元。
2020年7月初，武汉江滩公园的雕塑被淹没，图片来自网络。
鄱阳湖主体及附近水域变化卫星遥感监测图，资料来自国家气象局。
巢湖流域水域变化卫星遥感监测图，资料来自中国科学院南京地理与湖泊研究所和西北大学城市与环境学院。
2020年降水量超1998年，灾情却更小
长江流域上一次发生破纪录洪水灾害是1998年，当年长江发生全流域大洪水，洪涝灾害死亡人数达到1526人，直接经济损失达到2550亿元。比较起来，今年的因灾死亡人数约为1998年的1/10，直接经济损失约为1998年的1/2。如果再往上追溯，1954年长江流域大洪水造成3.3万人死亡，而1931年的长江洪涝有各种版本的死亡人数，最少为10多万，最多则达400万，真正的人间劫难。
如果考察同期降水量，2020年梅汛期长江流域大部分地区的降水量比1998年同期多100毫米以上，有些地方甚至多800毫米以上。例如从6月1日到7月20日，黄山站1998年总降水量为722毫米，而2020年同期达到1625毫米，南京1998年总降水量为388毫米，而2020年达到600毫米，九江1998年为522毫米，而2020年达到674毫米。
1998年长江水位从5月份就开始发展，先后经历8次洪峰，最终到8月中下旬洪水最严重，而2020年降雨来得又快又猛，长江流域1号洪峰就把长江中下游地区的水位推高到历史高位。
2020年6月1日-7月20日总降水量与1998年同期之差，长江流域降水比1998年偏多，而华南、华北和东北同期降水量少于1998年，单位：毫米。
为什么更大的降雨量却带来更小的灾害
从1998年到2020年，中国发生了翻天覆地的变化，1998年中国GDP 1.03万亿美元，世界排名第七，而2019年，中国GDP达到14.34万亿，排名已达世界第二，社会和经济进步也反映在了应对灾害的能力上。
大型水利工程建设
1998年洪涝灾害之后，我国加快了长江及支流上的大型水利枢纽工程，例如三峡、向家坝、溪洛渡、乌东德、二滩等工程建设，使得长江及其支流水库群的总调节库容超过800亿立方米，总防洪库容接近600亿立方米。另外长江、支流和湖泊的大堤相比1998年已经全面加固，目前长江两岸大堤比历史最高水位高2米左右。这些大规模的基础设施构成了应对洪涝灾害的坚固防线，是面对滔天洪水时，军民同心抗洪的坚强保障。
生态系统修复
除了基础的工程解决方案（灰色基础设施），生态友好型解决方案（绿色基础设施）也得到了重视和实施，大规模退耕还湖是其中一项重要措施。以洞庭湖为例，退耕还湖使湖泊面积增加了约800平方公里。另外，自2015年以来，国务院《关于推进海绵城市建设的指导意见》发布，创建“海绵城市”成为国家政策，通过多种方法提高湖泊、公园、湿地和河滩的蓄水能力，这改变了雨水收集和利用的思路，通过雨水拦截、过滤和吸收，有助于减少洪峰，减少地表径流。
技术进步提高了抵御灾害能力
天气预报水平的提高是一场静悄悄的革命，虽然提高缓慢，数值预报有效性10年才能提高一天，但是积小步成大进步，目前5-7天的天气预报能保持较好的精度，同时水文模型的进步，使得洪水预报更加准确。洪峰的准确预报，确保可以在洪水发生前做好灾前预防措施，有助于优化利用河流干流和支流上的大型水利工程，减少洪峰，使洪水安全通过。
合理的管理对于减少洪灾损失至关重要
预报和预警使得及时转移人口和财产成为可能，在2020年洪灾期间，长江沿岸省份超过300万人得到临时撤离和安置。过去20年来，低洼地区人口和村庄的重新建设和安置，尤其是易受洪灾影响区域的庄台（低洼区特有的居住形态，将村庄建在筑起的高地或者台基上）的建设和加固，在洪水预警发布之后，村民可以就地转移原地避洪，大大减少了洪水发生时的人员伤亡和财产损失。
因此，对于中国这样人口密集的国家，抗洪减灾可从以下几方面的进展中获益——
1）基础设施建设：
如水坝、堤坝、水库、蓄滞洪区；
2）生态环境修复：
如湖泊、湿地、滩涂和绿地；
3）风险管理能力提升：
如短期应急响应和长期建设；
4）预测预报技术应用：
如天气和水文预报。
2020年6月1日-7月20日，长江流域总降水量及其与洪涝灾害相关的有利及不利因子。图片来自于Wei et al.(2020).
然而，我国的自然状况和发展阶段特点，使得在我国应对水灾更具挑战性。我国大部分地区处于季风区，年降水量明显超过同纬度地区。季风区的特点是全年降水主要集中在雨季，这使得我国南方雨季是全球典型的暴雨区，而其他季节则容易导致旱灾。同时，季风年与年之间的变化大，这往往会使防洪设施在极端暴雨时承受巨大压力，但在旱季和长期干旱期，这些设施几乎被遗忘，甚至其存在还对生产生活造成不便。这些设施的合理利用和维护是整个流域长期可持续发展的关键。
受季风气候影响，我国雨季主要集中在夏季，鄱阳湖冬夏面积相差5倍，夏季容易爆发洪涝灾害，干季容易形成大范围干旱。图片来自网络
此外，我国的城镇化水平快速提高，城市化率从1998年的33.4%提高到2019年的60.6%，年均增长1.3个百分点(http://data.stats.gov.cn)，到2018年底，我国城市建成区面积是1998年的2.7倍（Chen et al.，2019）。至今，长江流域已发展成为世界上人口最多、经济最发达的地区之一，在长江两岸和周围湖区分布有多个特大城市群、大量居民区和工业生产设施。对于建设和生产用地的需求，使得湖泊、河流和湿地承受巨大压力，在一些地区，退耕还湖恢复的湖泊，现在又重新回到了农田、水产和其他用途。自20世纪70年代以来，长江流域112个湖泊总面积减少了约6056.9 km2，占湖泊总面积的41.6%，这导致湖泊总蓄水容量减少约127亿立方米，占湖泊总蓄水量的29.8%，这使得部分湖泊（主要在武汉周边）流域内减少了平均100毫米可承受降雨量（Hou et al., 2020年）。因此，在相同降雨条件下，自然泄洪区和缓冲区范围的缩小可能导致更大的灾难性洪水。
如何协调不同地区的水资源需求、经济发展需求和灾害预防需求，是一个相当大的挑战，需要从整个流域协调的角度来认真对待。
1973-2018年期间长江流域水产养殖（AZ）、农业/城市用地（ABL）及自然水体（NW）面积的变化，大量自然水体面积转为水产养殖和农业/城市用地，括号内为与三峡水库相关的湖泊，括号外为长江流域112个湖泊，单位：平方千米（km2），图片来自Hou et al. (2020)。
气候变化正使未来形势更加复杂和严峻。根据世界气象组织（WMO，2020）和联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC，2018）的评估报告，过去10年是有观测记录以来最热的10年，预计气候变化将增加极端降水事件的发生频率，并改变降雨分布，使得未来小雨频率减少，而暴雨频率增加，所以不下雨则已，下雨即为大暴雨。未来暴雨频次将增加，大范围洪涝灾害的影响不容小觑，因此，最大限度地减少洪涝灾害带来的损失是当今世界人类社会面临的最紧迫问题之一。
在潜在灾害和预测存在不确定性的背景下，公众的风险意识在减少灾害风险方面起着至关重要的作用。公众需要了解他们的房屋或财产的风险状况，并有责任减少或避免风险。同时，提高风险意识可以鼓励人们采取措施或购买灾害保险，这是从洪水和任何灾害中恢复的有效途径。风险意识越高，规避风险的可能性就越大，发展中国家在这方面还需要进一步提高。
总体而言，尽管我国南方在2020年出现了创纪录的降雨和洪水，但其灾害规模远低于1998年或其他极端年份。对这场灾难的应对和反思，为我国更好应对洪涝灾难提供了难得的经验和教训，也为全球应对气候变化和更极端的灾害提供了参考。尽管气候变化极有可能增加极端灾害的风险，但我们仍然可以采取积极的适应和减灾措施，最大幅度地减少灾害造成的影响和损失。
本文内容来自 Cell Press 合作期刊 The Innovation 第二期发表的Report文章“Reflections on the catastrophic 2020 Yangtze River Basin flooding in southern China” (投稿: 20200723；接受: 20200803；在线刊出:20200806；
DOI:https://doi.org/10.1016/j.xinn.2020.100038)
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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(20)30038-2
参考文献
1、Chen, M., Ye, C., Lu, D., Sui, Y., and Guo, S. (2019). Cognition and Construction of the Theoretical Connotations of New Urbanization with Chinese Characteristics. Journal of Geographical Sciences 29, 1681-1698, https://doi.org/10.1007/s11442-019-1685-z.
2、Ding, Y., Liang, P., Liu, Y., and Zhang, Y. (2020). Multiscale Variability of Meiyu and Its Prediction: A New Review. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 125, e2019JD031496, https://doi.org/10.1029/2019jd031496.
3、Hou, X., Feng, L., Tang, J., Song, X.-P., Liu, J., Zhang, Y., Wang, J., Xu, Y., Dai, Y., Zheng, Y., et al. (2020). Anthropogenic Transformation of Yangtze Plain Freshwater Lakes: Patterns, Drivers and Impacts. Remote Sensing of Environment 248, https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111998.
4、IPCC (2018). Summary for Policymakers. In: Global Warming of 1.5°C. An Ipcc Special Report on the Impacts of Global Warming of 1.5°C above Pre-Industrial Levels and Related Global Greenhouse Gas Emission Pathways, in the Context of Strengthening the Global Response to the Threat of Climate Change, Sustainable Development, and Efforts to Eradicate Poverty. In Intergovernmental Panel on Climate Change, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, H.O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, et al., eds. (Geneva, Switzerland), pp. 32.
5、Mach, K.J., Kraan, C.M., Hino, M., Siders, A.R., Johnston, E.M., and Field, C.B. (2019). Managed Retreat through Voluntary Buyouts of Flood-Prone Properties. Science Advances 5, https://doi.org/10.1126/sciadv.aax8995.
6、Sun, Y., Dong, S., Zhang, X., Stott, P., and Hu, T. (2019). Anthropogenic Influence on the Heaviest June Precipitation in Southeastern China since 1961. Bull Amer Meteor Soc 100, S79-S83, https://doi.org/10.1175/bams-d-18-0114.1.
7、Tullos, D. (2018). How to Achieve Better Flood-Risk Governance in the United States. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 115, 3731-3734, https://doi.org/10.1073/pnas.1722412115.
8、WMO (2020). Global Climate in 2015–2019 (Geneva, Switzerland), pp. 40.
作者简介
魏科：
中国科学院大气物理研究所副研究员，中国科学院青年创新促进会会员，中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心副主任，研究领域：平流层-对流层相互作用、东亚季风和极端气候。
欧阳朝军：
中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，研究员，中国科学院青年创新促进会优秀会员，青促会地球科学分会会长，四川省突发重大地质灾害技术支撑专家，在Reviews of Geophysics、Landslides、Engineering Geology等期刊上发表SCI论文40余篇，研究领域：滑坡、泥石流、山洪灾害的模型和数值模拟研究。
段洪涛：
中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员/西北大学教授，中国科学院青年创新促进会优秀会员,发表第一作者/通讯作者SCI论文30余篇，其中II区以上近20篇。研究领域：湖泊-流域遥感与智慧管控。
李云良：
中国科学院南京地理与湖泊研究所副研究员，中国科学院鄱阳湖湖泊湿地观测研究站副站长，中国科学院青年创新促进会会员。目前以第一作者/通讯作者共发表SCI论文25篇，其中II区以上13篇，核心期刊论文15篇，获取计算机软件著作权14项，专利2项。研究领域：湖泊流域水文水动力模型与数值模拟。
陈明星：
中国科学院地理科学与资源研究所研究员，中国科学院大学岗位教授，中国科学院青年创新促进会会员，中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室副主任，研究领域：城市化与国土空间治理、城市化与气候变化。
文章来源：“The Innovation创新”公众号
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