针对上述问题，清华大学地学系卢麾教授课题组使用可变下渗容量（VIC）水文模型和CaMa-Flood水动力模型，生成了一套约500米分辨率的中国区域不同重现期洪水的淹没地图，进而使用部门间影响模型比较计划（ISIMIP3b）的五个CMIP6模式驱动率定的水文水动力模型，得到未来气候变化下的洪水淹没范围。
研究选取了京津冀（BTH）、长三角（YRD）、珠三角（PRD）、中原（CP）、长江中游（TCC）、成渝（CC）、关中（CSP）等七个中国的主要城市群，将生成的洪水淹没范围与未来城市用地预估产品叠加，得到未来被淹没城市用地预估数据。七个城市群的GDP及人口占中国总GDP及人口的一半以上，且位于中国主要的洪泛区内，面临极大的洪水风险。研究结果表明，未来城市用地面临洪水淹没风险的面积将增加4至19倍（图1a）。其中，南方城市群未来的洪水风险要高于北方城市群。此外，在京津冀、长三角、长江中游、珠三角等城市群中，当温升幅度超过2℃后，被淹没城市用地面积存在跃升现象，这充分凸显了将全球变暖控制在2℃以内的重要性。
研究发现，虽然气候变化对于未来中国城市群洪水风险的增加起着主导作用，但如果忽视城市扩张的影响，将导致被淹没城市用地面积低估10-50%（图1b和1c）。因此，考虑城市扩张对未来洪水风险预估具有重要意义。此外，珠三角城市群由于已开发程度高，成渝城市群由于多山地，故而未来的城市扩张会远离河道，新建城市用地的洪水风险小于已有城市用地的洪水风险。然而，京津冀、关中、中原、长江中游城市群的边缘型扩张格局将导致未来新建城市用地更易被淹没（图2）。因此，从防灾减灾的角度而言，合理的城市扩张是不可或缺的。
图1.中国七个主要城市群被淹没城市用地面积。（a）历史时期（Hist）和不同情景不同温升幅度下的未来年均被淹没城市用地面积。圆圈表示多模式集合中值，上下界表示集合最小值和最大值。（b）在 SSP3-7.0 情景下，各城市群的未来年均被淹没城市用地面积。RCP表示只考虑气候变化，SSP表示只考虑城市用地扩张，SSP-RCP表示同时考虑气候变化和城市扩张。柱状图为多模式集合中值，上下界表示集合最小值和最大值。阴影背景内的柱状图指向的是右侧 y 轴刻度。（c）与（b）相同，但表示的是 SSP5-8.5情景
图2.已有和未来新建城市用地的被淹没情况。（a）不同城市扩张格局对已有和未来新建城市用地洪水风险的影响。（b）SSP5-8.5 情景下被淹没城市用地范围。x 轴表示未来被淹没的已有城市用地面积占已有城市用地总面积的比例，y 轴表示未来被淹没的新开发城市用地面积占新开发城市用地总面积的比例。点的颜色代表温升程度。每种颜色有五个点，代表五个气候模式的结果。右下角的数值代表基于五个全球气候模式预估得到的淹没比例的中位数
研究对未来中国主要城市群的洪水风险开展了系统预估，为我国积极应对气候变化和极端天气、防范气象水文灾害提供了科学依据。同时，研究重点关注了城市扩张对城市用地洪水风险的影响，对制定城市防洪标准、做好城市空间规划、统筹协调好气候变化应对与社会经济发展等具有重要的启示和借鉴意义。研究对其他正在经历快速城市化的发展中国家同样具有参考意义。
相关研究近日以“中国主要城市群未来的洪水风险将大幅增加”（Substantial increase in future fluvial flood risk projected in China’s major urban agglomerations）为题发表在《通讯·地球与环境》（Communications Earth & Environment）上。
清华大学地学系2020级博士生江锐捷为论文的第一作者，清华大学地学系卢麾教授为论文的通讯作者，合作作者来自清华大学地学系、水利系，瑞典哥德堡大学、日本东京大学和美国加州大学圣迭戈分校。该研究得到国家重点研发计划、第二次青藏高原综合科学考察研究以及中国科学院国际合作项目等的资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s43247-023-01049-0
供稿：地学系
编辑：李华山
审核：郭玲
2023年11月06日 13:43:30
