E 沿海撤退的途径

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气候引起的搬迁E---沿海撤退的途径

马乔林·哈斯努特 ,朱迪·劳伦斯,亚历山大·K·马格南

科学 2021 年 6 月 18 日：

卷。372，第 6548 期，第 1287-1290 页

迫切需要更认真地将沿海撤退作为适应海平面上升 (SLR) 的一种选择，并作为一种能够提供积极成果的战略，如果提前计划的话。这种想法的早期迹象正在出现。我们展示了探索管理撤退的途径如何在不可逆的长期 SLR 的背景下增加价值。撤退通常被构想和理解为单一行动，主要在事件发生后而不是先发制人地使用，并被视为最后的手段。然而，实施有管理的撤退构成了一系列行动（即跨途径），包括社区参与、脆弱性评估、土地利用规划、积极撤退、补偿和重新利用。

缩小解决方案空间

SLR 在全球范围内从 1.4 毫米/年（1901 年至 1990 年）加速到 3.6 毫米/年（2006 年至 2015 年），并将在本世纪继续（2100 年为 10 至 20 毫米/年）（1）。与 1986-2005 年相比，到 2100 年，全球海平面可能会上升 0.43 至 0.84 m，分别作为低排放和高排放情景下的中值估计。然而，不能排除到 2100 年上升 2 m ( 1 )。由于气候和海洋系统的惯性，人们还明确承诺在未来几个世纪内对 SLR 做出承诺；对于每升高一度的变暖，海平面最终将上升约 2.3 m ( 2 )。

无情的 SLR 使得沿海居民、建筑物、基础设施和活动在一定程度上的搬迁不可避免，即使全球变暖被缓解到 1.5° 或 2°C。更加认真地关注有管理的撤退途径的必要性变得紧迫（3）。首先，观察到的沿海洪水已经达到了世界各地许多低洼沿海定居点的社区和基础设施无法接受的水平（1），除非现在开始适应，否则在几代人之后，更多地区（例如，小岛屿、部分地区）的美国海岸、主要三角洲）将面临沿海洪水的风险 ( 1 )。此外，撤退需要十年的准备时间来公平地计划和实施（3 , 4）。此外，今天做出的许多决定都会产生长期的遗留影响并产生路径依赖性，从而关闭了未来的一些选择。例如，海岸防御持续数十年，保护区吸引人员和资产，这导致人们期望进一步保护。另一方面，随着海平面的上升，为湿地的生长创造空间提供了一个临时的缓冲，为以后的开发保留了未来的选择，或者降低了撤退的障碍。

持续和加速的 SLR，再加上其他与气候相关的变化（例如，风暴、暴雨和河流流量等极端事件的加剧）和沿海人口的增加，已经逐渐缩小了可用适应选项的解决方案空间。在 SLR 引起的洪水和侵蚀下，住宿选择（例如，高架建筑物、预警和避难所）不足以将沿海风险降低到可接受的水平。随着海平面上升，地下水盐碱化将使供水无法使用，并限制耐盐作物的粮食生产。近海珊瑚礁或湿地恢复等基于自然的解决方案也不太可能跟上气候变化的综合影响（1) 和人类压力减少了向海岸的空间和沉积物供应。因此，在许多地方，这种反应预计只是暂时的适应（5）。

硬保护，无论是通过防线（保护）还是使用堤坝、障碍物或人工岛向海推进（前进），都可能有益，例如在资源丰富的特大城市，但也有局限性，因为持续和快速的 SLR 会使在可用的时间范围内扩展基础设施越来越困难 ( 6 )。此外，硬保护不是每个社区都能负担得起的长期解决方案，也不会解决每个海岸地下水和河流流量上升的影响（6) 或现有的和不断增加的残余风险（例如，当堤坝发生故障时）。在不同地貌和发展水平的低洼沿海地区，撤退提供了一种替代选择（见第一个图），最终消除原地脆弱性和风险。

解决海平面上升问题的不断发展和缩小的解决方案空间彩色区域显示了保护或推进、容纳和撤退的解决方案空间如何随着海平面上升而变化。不同的驱动因素和软或硬限制塑造了这个空间。该图突出显示，首先，整体解决方案空间普遍缩小，其次，三种适应策略之间的比例发生变化，退却成为主导。这适用于不同的沿海原型[源自 ( 1 ); 见插图]由于当地情况。

图片：KELLIE HOLOSKI/基于 M. HAASNOOT 等人的科学。

动态策略

撤退并不容易，原因有很多，包括对地方的依恋、高昂的成本、缺乏风险意识、对内陆定居点的影响以及政治阻力（3）。例如，撤退意味着现有公共基础设施和私有财产投资的沉没成本，并没有解决无法搬迁的文化资产的风险。然而，管理撤退有益的原因之一是它能够以有序的方式预期和规划海岸的长期变化，这可以最大限度地减少对人员和机构的压力以及不公平的结果。

探索路径可以支持分期撤退，并有助于将撤退分解为可管理的步骤，使其与维护或其他社会目标（例如，经济发展或环境保护）保持一致，并根据未来的发展情况实施撤退。这可能有助于克服社会对撤退的抵制。动态适应性政策途径 (DAPP) ( 7 ) 规划是一种实用方法，正是为了做到这一点而开发的，并且越来越多地用于支持气候变化适应决策。迄今为止，DAPP规划已被用来地址调整到SLR在几个地点，其中包括荷兰，英国，美国和新西兰，其中措施包括没有建立区，社区和资产搬迁（5，6，8）。从长远来看，撤退与保护和适应措施（见第一张图）并驾齐驱，避免增加投资，最终成为更高的沉没成本。

路径规划的第一步是评估危害、脆弱性和不确定性，并确定适应选项。随着条件的变化（例如，SLR），适应选项可能无法实现目标和/或可能达到性能限制或阈值（也称为适应临界点）；然后需要新的或额外的措施。同样，机会也可能出现（例如，当基础设施需要更换或当人们无法忍受 SLR 影响并且撤退的需要变得明显时）。第一个图显示了一些改变解决方案空间的适应 SLR 的阈值和机会。

接下来，通过排序选项，从短期内可以和/或需要采取的低遗憾和准备行动开始，设计路径，同时还测试选项对一系列 SLR 增量的敏感性及其路径依赖性。通路设计通常以分阶段的方式进行，随着分析深度的增加。对于佛罗里达州迈阿密市的部分地区，首先通过向利益相关者提问：什么是短期、中期和长期的适应选择，从而使用叙述法制定了潜在的路径？下一个选择是什么？然后使用详细模型进一步评估有希望的选项和途径。在荷兰，一项研究在探索路径之前评估了多米 SLR 的解决方案空间。该研究得出的结论是，需要认识到长期 SLR 后果的空间规划。

监测通常用于评估实施的成功，但也需要检测接近阈值和采取先发制人行动的机会窗口的早期预警信号（例如，对未来风险的新见解或新的社会价值）。这有助于确定何时需要决定转移到另一项行动。为了适应 SLR，信号可以来自气候驱动因素（例如，南极洲的质量损失、当地 SLR）、基于观测的影响路标（例如，洪水或淡水可用性）以及科学研究和评估 [例如，政府间委员会气候变化 (IPCC)]，也许更重要的是，来自社会、经济和文化的路标（例如，保险退出、成本增加以及与社区共同发展的其他方面）。监控（不）可容忍风险的水平，通过人口变化和基础设施老化增加遭受破坏的风险可能会警告潜在的锁定或锁定情况。需要评估潜在信号的及时性和可靠性，同时考虑计划和实施下一步行动所需的提前期。在沿海风险增加和加速的情况下，这是有问题的，在这种情况下，物理和社会阈值发生得很近，实施的时间有限，而且社区依赖于关键基础设施，其功能已经受到威胁。例如，在佛罗里达州，几个水基础设施阈值已经接近或已经达到，在那里观察到滋扰性洪水，并且化粪池系统因地下水位上升而受到损害。8）。

除了绘制包括撤退的解决方案空间外，路径思维对于支持过渡到撤退的设计和实施也至关重要，如第二张图中的嵌套路径所示。

实用途径洞察

尽管管理撤退的相关性、范围、速度和方式会因 SLR 和当地环境而异，但沿海定居点可以强调三个通用步骤：准备、积极撤退和清理（5）。使决策者能够逐步做好准备包括参与以获取社区对风险的理解以及社会价值观和脆弱性；计划确定选项、探索路径并制定监测计划以检测机会信号（例如，早期移动、基础设施生命周期结束）；为替代领域的财产收购和基础设施提供提供资金；土地利用规划和法规的调整。这些准备行动支持积极撤退，包括收购财产、买断和拆除建筑物或搬迁房屋、人员和经济活动。最后一步，清理，包括土地恢复和重新利用（例如，)

由于实施有管理的撤退可能需要几十年的时间，因此需要在任何气候引起的社会和物理阈值之前就考虑到它 ( 9 )。所需时间取决于每个社会预测气候风险并在观察到影响之前采取行动的意愿和能力。还需要时间来计划并与受影响的人就立即开始撤退过程的紧迫性进行接触，以便个人可以在机会出现时做出搬迁决定。例如，在荷兰和新西兰，考虑到气候变化的影响，在项目实施之前就发出了撤退以恢复河流泛滥平原的信号（5 , 10)，这给了最终在自愿基础上拆除房屋和购买有风险的房产的时间（分别为 25 年和 10 年）。这与在破坏性气候事件后引发撤退的情况形成对比（例如，在纽约的桑迪飓风和新奥尔良的卡特里娜飓风之后 ( 4 , 10 )；保护被证明是无效的，被迫撤退，造成额外的社区压力和成本 [例如，在新西兰发生风暴和泥石流之后 ( 11 )]；或者在由于新地点无法工作而被迫撤退到洪水安全区是不可持续的 [例如，在菲律宾 ( 12))]。在巴布亚新几内亚的卡特雷特群岛，由于搬迁地区缺乏经济机会、与现有人口的土地所有权冲突以及对当地社区的破坏（13），岛屿人口的重新安置产生了负面结果。这些例子说明了如果不采取有计划和分阶段的路径方法，撤退的社会后果。

撤退的指示性适应途径撤退被呈现为更广泛的路径图中的嵌套路径，包括前进、保护和容纳。撤退包括三个阶段：准备、主动撤退和清理。参与和监测支持规划和实施（灰线）。设计好规划后，可以实施土地使用规定和临时措施，然后买断。扶持性投资和监管是先导行动。

图片：KELLIE HOLOSKI/基于 M. HAASNOOT 等人的科学。

确定何时开始主动撤退，可以评估由于其他策略的限制，在什么条件下需要撤退，指出应该实现主动撤退的最晚时刻。另一种方法是评估在何种条件下撤退比其他考虑洪水风险、符合社会目标和成本的策略更有利。例如，库尔等人。( 14) 从 30 厘米的 SLR 基础设施阈值开始向后工作，此时需要用抽水系统取代基于重力的雨水和废水系统。在此之前，需要根据有助于消除 SLR 持续影响的撤退选项的成本和收益来评估新系统的成本、其生命周期和对社区的机会成本。他们利用邻近地点的路径，确定重新设计排水系统的机会，以便在最终撤退之前争取时间与社区互动。这种由渐进式步骤组成的策略可以带来社区支持的有益过渡。

越来越多的研究（3 , 5 , 10 , 15) 为开发稳健的沿海撤退途径提供经验教训：(i) 尽早与受影响社区接触，以了解他们的风险承受能力、脆弱性和价值观；(ii) 加强政策和公众对比过去更高风险水平的理解；(iii) 及早设计并参与设计能够实施务虚会的筹资机制和条例；(iv) 避免在被认为有风险的地方进行开发，以及可以通过禁建区和禁止土地使用来扭转现有城市化趋势的地方；(v) 考虑新发展的地点或将其设计成可移动的；(vi) 考虑通过临时住宿、保护或基于自然的措施来争取时间是否会引发更大的风险敞口，从而随着时间的推移使问题恶化，

必要的推动因素

将持续数百年的无情SLR意味着对于全球许多低洼沿海地区来说，撤退是一种不可避免的适应行动。如果现在就计划好并与社会、经济和文化目标相结合，预期和动态的撤退途径可以成为减少沿海风险和最大程度地减少投资和社会不平等的遗憾的积极方法。

为了让撤退被视为一种严肃的选择并在适当的情况下实施，有许多必要的推动因素需要研究和政策界进一步关注。其中包括：(i) 更好地了解 SLR 是一种如何随着时间的推移而变化的风险，需要从静态路径决策转变为动态路径决策，以及这对社区的影响与过去有何不同；(ii) 通过监测和分享经验，更好地了解有管理的理念会包括什么以及如何随着时间的推移进行；(iii) 制定以可持续提供资金安排支持的预期规划为基础的政策和法规；(iv) 进一步开发与不断变化的风险相关的分析方法，例如用于映射缩小的解决方案空间并确定是否以及何时需要撤退；(v) 进一步评估替代未来下一系列适应反应的有效性以及如何将撤退与更广泛的社会目标结合起来；(vi) 加强政治领导在建立社区信任以准备管理撤退方面的作用，并嵌入承诺机制以维持降低 SLR 风险的长期动态方法。

值得注意的是，任何撤退路径的开发和实施从根本上取决于沿海风险的过去轨迹；当前情况（治理、沿海战略、观察到的影响、个人和机构价值观以及对气候相关风险的态度）；设想的未来；适应机会和限制出现的时间和条件。无论考虑何种背景，越来越明显的是，低洼沿海地区适应的解决方案空间不断缩小，现在需要进行长期动态路径规划。

这是一篇根据科学期刊默认许可条款分发的文章。

参考资料和注释

M. Oppenheimer 等人.，“海平面上升及其对低洼岛屿、海岸和社区的影响”，见IPCC 关于气候变化中海洋和冰冻圈的特别报告，H.-O. 波特纳等人。，编辑。（IPCC，2019 年）。 谷歌学术

A. Levermann 等人，PROC。纳特尔。阿卡德。科学。USA 110，13745（2013）。摘要/免费全文谷歌学术

AR 赛德斯, 日野先生， KJ 马赫,科学 365 , 761 ( 2019 )。摘要/免费全文谷歌学术

KJ Mach 等.，科学。高级 5、eaax8995（2019）。免费全文谷歌学术

J. 劳伦斯 等人.，库尔。气候。更改 Rep. 6 , 66 ( 2020 )。谷歌学术

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