陈骥 - 气候变化环境下 香港的极端水灾(下)|科研创新
2023-12-05 12:11
在今年9月的世纪暴雨中,媒体再三引述暴雨为「500年一遇」,在坊间引起不少误解。前文跟大家谈过这个多少年一遇背后的定义,是指某一特定降雨强度在未来出现的机率。我们也简单谈了暴雨与洪水这两个概念的分别,今次跟大家再深入一点谈谈洪水,且以我们在荔枝窝进行的案例研究作为介入点。
极端降雨和洪水强度的相关性
小流域内往往没有河流径流观测资料,甚至也没有降雨观测资料,被称为无资料地区。无资料地区的极端降雨和洪水强度的相关性研究,一直是水文气象领域的一大挑战。我们科研团队为此进行了探索,在这一领域获得丰盛的成果。
香港荔枝窝流域在2014年前,是一个典型的无资料地区。2014年5月11日,该流域遭遇了一次大暴雨,并出现洪水淹没农田的灾情。为评估该事件的严重程度,我们收集了流域周边地区的降雨资料,并通过实地收集荔枝窝流域降雨资料和测量河流径流,建立荔枝窝流域数值模型来模拟水流过程。从而构建了流域降雨频率曲线和河流洪水频率曲线。
由此,我们推算出2014年5月11日的暴雨,在时间长度为30分钟或1小时的重现期分别为2.4年及1.9年,24小时降雨重现期为9.6年。相应水灾的重现期为7.0年,数值介乎于半小时、1小时和1天的降雨重现期之间。进一步研究发现,降雨与洪水事件的严重程度并不完全一致,前期1天和3天的降雨量,则对洪水灾害程度有显著影响。
「海绵城市」防洪功能欠奉
在香港,亦有研究「海绵城市」对防洪的作用。内地提出「海绵城市」建设的目的,是解决城市缺水问题,用于「提升城市排水系统时优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化」。所以,「海绵城市」建设往往通过增加城市绿地,能够更快地下渗地面积水,可以将雨水资源化,促进局部水循环,提供更好的城市生活环境。
「海绵城市」工程能否在极端水灾发生时起到防洪作用?答案是否定的。建设「海绵城市」,在应对强度不大的降雨时能起到显著效果。但在大暴雨发生的情况下,这些设施建设,就无法发挥防洪减灾的作用。如果用「海绵城市」建设,来替代防洪体系的完善,更将是本末倒置。防洪体系的完善,一定是在对降雨和洪水充分认识的基础上,建设相配套的防洪设施、管道系统,再与地上地下的储水设施建设结合起来,加之相应的应急救灾减灾措施体系的完善。
随着全球不断变暖,气候变化有可能带来的极端天气事件势将增加,并已引起人类的重视。9月7日晚上至8日破纪录的世纪暴雨,是否与气候变化有关,还需要科学研究核实。但是,在全球气候变化的背景下,这类极端强降雨出现的机率可能会增加。另外,重新做频率分析时,在加入新增加的极端降雨资料后,降雨频率曲线会有调整。新的频率曲线必将对香港的防洪规划和设计产生深远影响。
如何应对气候变化
科学家们一直在探索气候变化与极端天气之间的关系,希望能够更好地预测和应对这些极端天气带来的挑战。然而,在当前的科研技术下,极端降雨的预报预测仍然具有很大的不确定性。另外,香港洪水灾害的形成,具有高度的复杂性,需要加强研究。这就意味着我们需要加大科研投入,为应对极端天气及相应的灾害时做好充分的认知研究。尤其是,在未来1至6小时之内的短临强降雨预报(或称临近强降雨预报)的科学研究上,应结合数值模拟、地面观测和人工智能技术,推动香港在应急救灾方面的能力提升,减少极端天气可能带来的灾害,为社会经济生活提供更有力的保障。
文:香港大学土木工程系教授香港海外学人联合会理事陈骥
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文章刊于《星岛日报》2023年12月5日教育版专栏「大学之道」
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