5.1.1 风险因子及其筛选依据
人类活动造成大气中的温室气体浓度增加，这会引起极冰融化、水量增多、海水膨胀等，这一系列的气候变化对人类的生存和发展构成极大威胁，其中最严重的威胁之一就是全球海平面的加速上升（杨桂山、朱季文，1993）。IPCC的研究表明：预计到2100年海平面将上升9—88厘米，最佳估计为48厘米。海平面上升对沿海地面沉降区的影响尤为严重。例如，天津的塘沽验潮站由于过度开采地下水引起的土层压实，1983年沉降速度竟达216 MM／A，中心最大累计沉降量达到2.27米，已不能反映自然构造。由于沿海地区的海拔高度较低，尤其是河口三角洲和沿海平原地区，成为易受海平面上升影响的脆弱区（杜碧兰，1997）。
海平面上升将影响沿海海岸地区的方方面面，如风暴潮、潮滩湿地损失、海岸侵蚀、盐水入侵等。近半个世纪以来，长三角河口海岸地区的冲淤演变呈显著的阶段性变化，长江口—杭州湾北岸岸线显著向海推进，其中崇明岛面积增加了1倍多，岸线向海推进了约10千米。该地区的冲淤演化同时受到全球气候变化和人类强势活动的深刻影响，如其海岸线的变化近几十年来主要受控于人类对沿海及河口地区滩涂湿地的围垦活动，并且区域差异明显。长三角河口盐水入侵的演变过程则表现为1974—1980年盐水入侵非常严重，尤其是1974年、1979年和1980年。1981—1995年，除1987年较为严重外，其余14年间盐水入侵均为弱势。1996—2002年，盐水入侵又开始大幅增强，2003—2008年间则又开始趋弱。总体上看，长江河口盐水入侵呈现出较为复杂的演变过程，近期趋势是次数增加、强度减弱。长江河口盐水入侵主要取决于径流量、潮汐和河势变化等，气候变化引起的径流量变化和河势自然演变，以及三峡水库季节性调水和滩涂大量围垦等人类活动的共同作用，是长江河口盐水入侵演变的主要原因。此外，自20世纪90年代以来长江口－5米以上的湿地面积呈现出减少的趋势，特别是自2000年以后，减少的趋势愈加明显。滩涂围垦和长江流域上游来沙量的减少导致滩涂侵蚀加剧（淤涨减弱），是造成近20年来长江口湿地面积减少的主要原因。（丁平兴等，2013）由于此海岸冲淤演变、盐水入侵演变和湿地演变过程受到自然与人类活动多方面因素的共同影响过于复杂和难以预测，并且其客观、准确、系统的数据难以获得，故本书对这三类演变过程和演变因子暂不予以考虑。
本书的研究重点主要是关注海平面上升所带来和加剧的沿海风暴潮灾害。风暴潮是由于剧烈的大气扰动，导致海水异常升降，使其受影响海区的潮位大大超过平常潮位的一种自然现象。根据诱发风暴潮的天气系统特征，通常将风暴潮分为台风风暴潮和温带风暴潮。我国是全球少数几个同时受台风风暴潮和温带风暴潮影响的国家之一（杨桂山，2000）。
风暴潮灾害的危险性由风暴潮强度和频率决定，风暴潮灾害的形成与分布则与当地天文潮的季节变化有关。如我国长江口以南的东海海域，每年8—10月为全年天文大潮期，恰巧每年6—10月是台风风暴潮的频发期，台风风暴潮与天文大潮高潮相遇，其成灾的几率极高，因而该海域沿海地区风暴潮灾害的发生也主要集中在8—10月（杨桂山，2000）。对于风暴潮强度和频率的数值预报，是近30年来世界各国研究的热点，主要应用模型有美国的SLOSH模型、英国的海模型、荷兰的dELFT3d模型等（赵庆良等，2007）。
随着海平面的上升，风暴潮也有增高的趋势。施雅风（1996）等以1951—1970年和1971—1990年两个时段进行比较，台风风暴潮在后一段的出现次数（174次）与成灾次数（51次）均较前一段（136次和40次）增加了28%。风暴潮的增加与登陆台风的增加密切相关，而台风增加应认为与全球变暖、海表温度升高相联系。
由于沿海地区受海平面上升和风暴潮灾害的威胁较大，对于沿海地区的脆弱性分析尤为重要。沿海地区脆弱性的评估在以往的研究中更多的仅仅是考虑沿海地区的自然环境和自然灾害的影响，而对于在自然环境影响下对社会经济系统影响的研究较少。为了对海岸带地区因海平面上升而面临的脆弱性进行评估，IPCC第三工作组曾经拟定了一个应收集的基础数据的清单（见表5.1）（韩慕康等，1994）。
脆弱性是描述相关系统及其组成要素易于受到影响和破坏，并且缺乏抗拒干扰、恢复自身结构和功能的能力表征。致灾因子与社会脆弱性相互作用的后果，通常以资源环境破坏、经济损失或人口伤亡来测量（商彦蕊，2013）。气候变化研究中，常常将脆弱性定义为由气候变化导致的潜在破坏量，以及在遭到致灾事件打击之前系统内存在的一种状态。其中，潜在破坏量的估计主要基于对致灾因子及其影响的评价，以往的研究都把重点放在自然环境系统的影响评估之上，而往往会低估人类系统对灾情形成所起的作用。脆弱性研究中通常对“暴露性”更为关注，如因海平面上升，暴露于沿海洪水风险区的人口和资产会增加多少，风险会有多大等。暴露性分析主要是确定可能暴露于自然灾害影响下的人口、经济要素等，该分析方法需要确定最小的分析单元、承灾体类型和数量等（尹占娥等，2010；李伟峰等，2009；YEN ANd AKAN，1999），以便于进行后续的脆弱性评估。脆弱性的研究最初侧重于对生态系统、水资源系统、海岸带等生态环境系统的研究，而由于脆弱性对于人类社会和经济的影响巨大，单纯从生态环境系统的角度已无法涵盖社会经济系统的巨大损失。与此同时，人们开始反省“脆弱性源于人类自身”，学界开始越来越多地关注社会脆弱性和经济脆弱性（周利敏，2012）。
表5.1 IPCC第三工作组拟定的脆弱性评估的基础数据清单
注：原表内第一、第二两栏所列项目是相对的，各国可根据所处自然带条件自行取舍。
目前，国内外对社会脆弱性的研究较多，国外学者对社会脆弱性理论内涵进行了梳理，列举出17个社会脆弱性因子。脆弱性因子主要可分为一般性因子、贫穷因子和人口特质因子。CUTTER等学者层根据1990年美国各州的42种社会与人口变量，以因子分析法关注11个因子并将因子分数加总而得到各州的社会脆弱性指标，并在地图上将脆弱性区域进行标识，结果准确预言卡特里娜飓风受害者的地理分布。可见，社会脆弱性在自然灾害和社会发展两个系统的相互作用机制具有相当重要的作用。
经济脆弱性评价是风险评估的重要步骤，而对于经济脆弱性的研究，理论和实证的研究相对较少。有学者对国际上使用的经济脆弱性概念进行了总结，国内外许多学者将经济脆弱性用来研究自身的发展情况。国内学者从灾害学的角度提出了一个微观尺度的经济脆弱性评估模型，该模型综合考虑了企业属性、产业易损性、产业重要性、街区经济密度，并对经济脆弱性及各影响因素进行了空间研究（袁海红等，2015；袁海红、高晓路，2014）。
城市的社会经济脆弱性指的是灾害风险情景与社会经济系统两者的叠加的后果，一般以潜在经济损失和潜在人口损失来度量（商彦蕊，2013）。以往的研究都把重点放在自然环境系统的影响评估之上、或者放在经济系统自身发展之上，会低估两者相互作用之下所带来的影响。城市社会经济脆弱性研究中对于“暴露度”分析是尤为重要的，暴露度分析主要是确定未来可能处于灾害风险情景下的各类社会经济要素（尹占娥等，2010；李伟峰等，2009；YEN ANd AKAN，1999），在暴露度分析的基础之上，结合脆弱性曲线再进行灾害情景下的社会脆弱性、经济脆弱性以及综合脆弱性评估。
5.1.2 筛选出的主要风险因子
基于前文气候变化对长三角河口海岸地区复合生态系统的影响分析，全球气候变化对河口海岸城市复合生态系统影响的风险因素主要有气温升高、海洋水文变化和极端天气事件等。虽然全球气候变化的风险因素是相对比较复杂的，但考虑到长三角河口海岸城市化地区受到气候变化影响的典型性和相关数据资料的可得性，在本书中以上海市为典型分析样本城市，将全球气候变化引起的主要风险因子确定为海平面上升、地面沉降和风暴潮灾害。
1.相对海平面上升因素
相对海平面上升因素包括了海平面上升和地面沉降两个方面，是二者综合作用的结果。上海位于长江入海口，地势低平，平均高程3—4米，广泛分布以灰色淤泥质粘性土为主的海相地层，沉积层具有高含水量、高孔隙比、低强度和高压缩性等特点，工程地质特性不良，为典型的软土地基地区。上海市是中国乃至世界经济最繁荣的地区之一，人类经济与工程活动相对集中与频繁，加之地下水的长期大范围开采，使得土层固结变形而导致地面沉降。20世纪50年代末期，上海因地下水开采而产生的地面沉降速率达到最大，年均沉降超过110毫米。目前，全市地面沉降继续保持逐步趋缓的整体态势。2007年，除局部地区沉降量仍较大外，上海的年平均地面沉降量为6.8毫米。
从海平面上升的情况看，近30年来上海市海平面有加速上升的态势，从1990年起算，过去一个世纪吴淞绝对海平面在1960年前上升了0.9 MM／A，1960年以来加速上升，达到平均上升2.0 MM／A（李永平等，1998）。
2.极端气候事件——风暴潮因素
在海平面持续上升和地面持续沉降的共同作用背景下，上海面临着频繁登陆的台风及其引发的风暴潮灾害的威胁，这些严重影响着其社会的稳定和经济的发展。例如，1997年的9711号台风风暴潮造成7人死亡、29人受伤，直接经济损失63.49亿元；2002年0205号台风风暴潮造成6人死亡、45人受伤，直接经济损失70亿元；2005年0509号台风风暴潮造成7人受伤，直接经济损失达135.8亿元（WANG，ET AL.，2012）。
风暴潮灾害历来是上海地区最主要的自然灾害之一。上海地势低洼，地面高程一般在3—3.5米，其中1／4的面积低于3.0米，最低处仅2.3米（赵庆良等，2007），黄浦江大潮水位常高出地面1米以上，积水内涝往往致灾。上海汛期常受热带风暴、强热带风暴和台风影响，沿江沿海经常发生由此引起的风暴潮灾害，平均每年2次，多的年份可达6—7次。若台风影响期间恰逢农历初三、初八前后大汛，则极有可能出现严重的风暴潮灾害，对海塘、堤坝和内河防汛墙等工程造成严重破坏，并导致城区低洼地段的大量被淹，大量房屋被毁，造成人员伤亡。如2013年第23号强台风“菲特”逼近浙闽沿海，上海暴风雨加强，由于恰逢天文大潮汛，黄浦江沿线潮位全线超过警戒线，上海面临台风、暴雨、天文大潮“三碰头”。10月7日，全市平均日降雨量达到52年来最高，暴雨导致松江15米防汛墙垮塌，50多条段马路积水。[1]
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