飓风佛罗伦萨正以大型飓风的强度逼近美国,可能会以高达 13 英尺的风暴潮和超过两英尺的降雨淹没海岸。
这些洪水灾害中的任何一种都可能造成毁灭性的破坏。但两者的结合——一种被称为复合型洪水的情况——可能会使洪水水位更高、持续时间更长,并且比预期的更远地到达内陆。
复合型洪水非常复杂,因此通常未在洪水预报和预防规划中考虑。现在,它正受到研究人员和沿海应急管理人员的关注,他们致力于更好地了解在极端天气事件期间谁和什么将被淹没,以及随着沿海人口激增和气候变化,威胁可能会发生怎样的变化。“我们过去忽略了它,未来我们不能再忽视它,”加州大学欧文分校的土木工程师阿米尔·阿加库查克说,他研究过这个问题。
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当热带风暴登陆时,其风力会将海水堆积在其前方,将风暴潮推向岸边。与此同时,暴雨可能会淹没地面和河流,造成洪水,甚至蔓延到数百英里内陆。但是,当两种动态相遇时,就会产生复合型洪水,从而加剧整体影响。复合型洪水促成了飓风哈维期间休斯顿地区前所未有的洪水。虽然那场风暴的创纪录降雨本身就会造成可怕的洪水,但当哈维停滞不前时,加尔维斯顿湾持续存在的中等风暴潮意味着洪水水位持续高位数天。
通常,风暴潮涌入,然后退去;强降雨落在海岸和内陆,通过重力排入大海,通常通过河流和小溪。但是,如果一场巨大的风暴沿着海岸停滞不前,那么在高潮过后,高水位可能会继续涌向陆地。高水位会阻止强降雨排水。水位在各处上升,并可能持续数天。结果,人们可能会被困住,无处可逃,可能没有电力或食物——就像哈维期间的情况一样,需要进行大规模的搜救行动。“这与我们传统上准备应对的影响完全不同,”德克萨斯农工大学加尔维斯顿分校的副研究科学家安东尼娅·塞巴斯蒂安说,她研究过这一事件。根据中佛罗里达大学土木工程师托马斯·瓦尔牵头的一项2015 年的研究,整个东南海岸是这种类型洪水的热点地区,部分原因是它容易受到热带系统的袭击。
类似的情况可能会在佛罗伦萨身上重演,预计它一旦登陆就会停滞不前,像哈维一样,被两个大气高压系统夹在中间。随着佛罗伦萨的持续,它将继续将风暴潮推向岸边,降雨也会不断累积。预报显示降雨量高达 30 英寸,一些孤立地区可能达到 40 英寸。北卡罗来纳州海洋赠款计划的危害适应战略家杰西卡·怀特黑德说,靠近一些主要流域的地区,包括塔尔-帕姆利科流域和纽斯流域,这两个流域都流入帕姆利科湾,是复合型洪水的特别高风险地区 北卡罗来纳州海洋赠款。
风暴潮强度和当地地理环境会改变复合型洪水的可能性和位置。较高的风暴潮会向内陆推进更远,从而增加可能遭受复合型洪水的区域。塞巴斯蒂安说,倾向于快速排水的地形也会增加雨水洪水和风暴潮同时发生的几率。“当您开始放大到海岸线时,会发现这些非常复杂的特征。” 在确定复合型洪水可能发生在哪里时,“您开始面临每个海岸线表现不同的挑战。”
像塞巴斯蒂安、阿加库查克和瓦尔这样的研究人员正在努力使这些风险更加清晰,以便可以将它们纳入沿海社区的防洪规划中。瓦尔正在与陆军工程兵团和南佛罗里达州水资源管理区合作,以查看当考虑复合型洪水时,他们计划的洪水水位是否会发生变化。100 年一遇的洪水水位可能会高得多,在这种情况下,“我们可能不得不调整我们的洪水区,”瓦尔说。防洪基础设施的放置位置及其设计方式也可能会发生变化。瓦尔还在重新提交一份关于杰克逊维尔复合型洪水研究的提案;该提案在飓风艾尔玛期间该佛罗里达城市遭受此类洪水破坏前两周被拒绝。瓦尔说,在艾尔玛之前,“人们会说,‘那真的不是一个研究优先事项’。”
塞巴斯蒂安正在研究气候变暖可能如何改变导致风暴停滞的大气模式,以及“在何处以及在多大程度上这将加剧复合型洪水,”她说。阿加库查克正在研究海平面上升可能如何影响此类洪水;他与人合著的2017 年的研究发现,当将复合型洪水和海平面上升考虑在内时,超过当地基础设施旨在应对的洪水的可能性大大增加。
了解复合型洪水需要先进的计算机模型和复杂的统计数据。科学家们需要时间才能完全了解不断演变的风险。不过,目标是有一天能够拥有像已经分别存在的降雨和风暴潮预报图那样的预报图,这些图将显示风暴期间复合型洪水可能在哪里发生。“这必须是目标,”瓦尔说。