本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
11 月 12 日，破坏性的洪水袭击了意大利威尼斯，当地时间晚上 10:50，有记录以来第二高的水位——1.87 米（6.2 英尺）——淹没了这座历史名城的 80% 以上。至少有两人因洪水丧生，损失将达数亿美元，威尼斯市长表示。威尼斯标志性的圣马可广场被超过一米的水淹没，而毗邻的圣马可大教堂在 1200 年中仅被洪水淹没过六次。据 路透社报道，这六次洪水中有四次发生在过去二十年里。11 月 15 日星期五，一场新的风暴给威尼斯带来了有记录以来第七高的水位：1.54 米（5.1 英尺），而 11 月 17 日星期日又一场强风暴带来了有记录以来第九高的水位：1.50 米（4.9 英尺）。该市的现代记录可以追溯到 1897 年。
图 1. 2019 年 11 月 12 日 18:00 UTC，GFS 模型分析的 10 米高度处的风速（彩色等值线；乘以 1.15 转换为英里/小时）和平均海平面气压（MSLP），单位为毫巴（黑色线条）。一个中心气压为 989 毫巴的强低压系统位于意大利西南部沿海地区。围绕这个低压系统的逆时针气流给亚得里亚海大部分地区带来了超过 30 节（黄色）的强风。威尼斯位于亚得里亚海的北端，遭受了接近历史记录的洪水。图片来源：Tropicaltidbits.com
“高潮”的原因：风、降雨径流和满月潮汐
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威尼斯洪水的主要原因是围绕意大利西南部沿海地区一个强低压系统中心的逆时针气流。该低压带来了超过 30 节（34.5 英里/小时）的强风，风向由南向北，几乎与亚得里亚海的轴线平行。风将巨大的风暴潮推向了位于亚得里亚海北端的威尼斯（图 1）。自 11 月初以来，影响威尼斯的周期性降雨以及 11 月 12 日风暴带来的额外强降雨，加剧了威尼斯泻湖中原有的高水位。11 月 12 日也是满月日，这带来了一年中最高的一些潮汐。
威尼斯以其“acqua alta”（高潮）事件而臭名昭著，这些事件会周期性地淹没著名的圣马可广场——该市的最低洼部分——以及该市许多滨水商业区和人行道。正如 Category 6 博客的 Bob Henson 在 2018 年 10 月威尼斯高潮事件后解释的那样，当水从南向北沿亚得里亚海横向推进，平行于意大利东海岸时，就会发生这种现象。水在亚得里亚海中以 22 小时的周期来回晃动，称为海啸。当海啸在涨潮时碰巧涌入威尼斯时，可能会在强风暴期间造成严重的洪水。高潮事件在秋季和冬季最为常见，此时天文潮汐处于最高水平。
图 2. 威尼斯至少 110 厘米（43.3 英寸）的潮汐洪水频率（足以淹没威尼斯 14% 以上的地区）从 20 世纪初大约每三年一次增加到 2010 年代大约每年九次。图片来源：威尼斯市
威尼斯的风暴潮超过 140 厘米（55.1 英寸）时被归类为“异常”，足以淹没该市 50% 的区域。根据威尼斯市的记录，自 1880 年代后期以来，已发生过 20 次异常风暴潮：1872 年至 1950 年的 79 年期间发生过一次（1936 年 4 月 16 日）；1951 年至 2000 年的 50 年期间发生过 9 次；而且——不祥地——仅在过去的二十年中就发生了 12 次，包括过去一周的三次事件。以下是威尼斯有记录以来的十大最高高潮事件
194 厘米（76.4 英寸）：1966 年 11 月 4 日
189 厘米（74.4 英寸）：2019 年 11 月 12 日
166 厘米（65.4 英寸）：1979 年 12 月 22 日
158 厘米（62.2 英寸）：1986 年 2 月 1 日
156 厘米（61.4 英寸）：2018 年 10 月 29 日
156 厘米（61.4 英寸）：2008 年 12 月 1 日
154 厘米（60.6 英寸）：2019 年 11 月 15 日
151 厘米（59.4 英寸）：1951 年 11 月 12 日
150 厘米（59.1 英寸）：2019 年 11 月 17 日
149 厘米（58.8 英寸）：2012 年 11 月 11 日
图 3. 2013 年 9 月 4 日威尼斯地区的陆地卫星 8 号图像。MOSE 项目的一些工程特征可见。一个人造的 MOSE 岛上设有建筑物和工厂，这些建筑物和工厂操作水闸，这些水闸以阵列形式分布在岛屿的每一侧的水下。图片来源：NASA 地球观测站
威尼斯正在下沉，海平面正在上升
威尼斯的洪水正在稳步恶化，因为海平面正在上升，而与此同时，这座城市正在下沉。在截至 2012 年的 100 年中，威尼斯的相对海平面上升了约 25 厘米（9.8 英寸）。其中大约一半是由于人类造成的全球海平面上升，另一半是由于自然和人为原因造成的沉降。这包括几个世纪以来建筑物对土壤的压实，以及 1920 年代至 1970 年代初期从泻湖下的含水层抽取淡水。在官员停止抽取地下水后，沉降速度减缓了四倍。
其他问题：侵蚀和缺乏沙子补充
近几十年来，威尼斯的洪水也日益加剧，原因是城市周围泻湖中起保护作用的盐沼正在稳步侵蚀——这主要是因为 600 年前，该市转移了流入泻湖的四条主要河流的河道，迫使它们直接排入海洋。这样做是为了防止沉积物堆积，从而使敌军无法通过陆路接近该市。由于没有新的沉积物补充，泻湖中的沼泽正在稳步侵蚀。水污染也导致了侵蚀问题，因为它杀死了鳗草，鳗草是盐沼的主要锚定物。
其他问题是由于在威尼斯泻湖的三个入口处修建了防波堤，以阻止海水。这些防波堤充当了天然流入的新沙以补充泻湖中海滩的屏障，现在沙子堆积在防波堤沿线。防波堤还充当了扰乱洋流并导致海岸侵蚀的屏障。
最后，威尼斯泻湖受到许多堰洲岛的保护。由于建设项目、夏季海滩人潮和海滩车辆，这些岛屿正在稳步侵蚀。
耗资 63 亿美元的泻湖防御系统即将完工
在 1966 年毁灭性洪水之后，开始规划一个充气闸门系统，该系统将从海底升起，以阻止涌入威尼斯通往亚得里亚海的三个入口的风暴潮。2003 年，MOSE 项目开始建设，计划于 2012 年完工。然而，成本超支使 MOSE 的价格增加了两倍，至少达到 63 亿美元，而且该项目一直受到长期延误和腐败的困扰——最终导致威尼斯市长被捕和起诉。MOSE 现在预计最早将于 2022 年首次亮相。市长路易吉·布鲁尼亚罗·布鲁尼亚罗在路透社的一次采访中表示，“如果 MOSE 运转正常，那么我们就可以避免这次异常高潮。”
从理论上讲，正在实施的闸门和其他沿海防御措施将保护威尼斯免受风暴潮带来的高达 3 米（9.8 英尺）的风暴潮侵袭。当水位超过 0.8 米时，该市的较低洼地区开始被淹没，并且这些闸门被设计为在水位超过 1.1 米（3.6 英尺）时关闭，足以淹没该市 14% 的地区。然而，多项研究发现，如果海平面上升 0.5 米（1.6 英尺），闸门将允许威尼斯发生相当大的洪水，因为水会找到进入威尼斯北部和南部泻湖的新入口点，并从闸门中泄漏。此外，这些闸门对于减少因正常涨潮与强降雨相结合而导致该市不到 12% 的地区被淹没的麻烦洪水没有任何作用。一些气候科学家警告说，地球可能会在 2050 年至 2080 年看到海平面上升 0.5 米，MOSE 闸门可能必须每天关闭，并且仅在投入使用几十年后的低潮时才打开。以这种方式运行闸门会将污染物滞留在泻湖中，并对生态系统产生不利影响，并大大限制通过闸门船闸的船只通行。考虑到从最初的规划阶段到现在 MOSE 系统几乎准备就绪已经花费了 50 多年，威尼斯现在需要开始规划在 MOSE 系统大约 50 年后过时后如何管理海平面上升。
他们最好从错误中吸取教训。在 2017 年的一份调查报告“威尼斯和 MOSE：一个失败的故事”中，意大利报纸《La Stampa》发现，连接闸门和混凝土外壳的 36 吨铰链在水下度过多年后处于高度腐蚀状态，并且极有可能无法使用。耶鲁大学的 Environment 360 网站上有一篇关于杰夫·古德尔的 MOSE 项目的精彩专题报道，杰夫·古德尔是必读的 2017 年书籍《水将至：海平面上升、城市下沉以及文明世界的重塑》的作者。我在 2017 年评论了这本书。
《首都气象小组》的安德鲁·弗里德曼就本周威尼斯的洪水事件发表了一篇精彩的摄影报道。