“全球變化及應(yīng)對”重點(diǎn)專項研究揭示氣候變化情景下洪水導(dǎo)致交通基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模失效的機(jī)理及影響

    在“全球變化及應(yīng)對”重點(diǎn)專項的支持下，“全球變化人口與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)風(fēng)險形成機(jī)制及評估研究”項目楊賽霓教授團(tuán)隊在氣候變化對交通基礎(chǔ)設(shè)施影響評估方面的研究取得新進(jìn)展。

    該研究通過復(fù)雜系統(tǒng)、災(zāi)害系統(tǒng)和交通工程研究方法的緊密結(jié)合，將公路網(wǎng)絡(luò)這一典型關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)作為自然災(zāi)害的承災(zāi)體對象，創(chuàng)建了一套能夠動態(tài)定量估算大空間尺度上洪水災(zāi)害導(dǎo)致公路網(wǎng)失效的模型以及路網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)快速估算的分析模型。通過對中國和美國路網(wǎng)遭受洪水影響的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）由于洪水可以通過河道從一個地區(qū)傳播到另一個地區(qū)，對公路的局部破壞和造成的交通癱瘓更易由于網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)傳播到更廣的范圍；這種打擊表現(xiàn)出很強(qiáng)的隨機(jī)性，由此造成的損失比洪水的局部打擊更明顯；（2）洪水對公路網(wǎng)絡(luò)破壞的過程表現(xiàn)出突然的非連續(xù)相變，這表明在公路系統(tǒng)的臨界點(diǎn)附近，洪水強(qiáng)度的微小增大可能會導(dǎo)致整個公路網(wǎng)絡(luò)發(fā)生大規(guī)模的癱瘓，從而造成整個公路系統(tǒng)的崩潰。中國和美國的路網(wǎng)受洪水災(zāi)害事件的對比實(shí)驗顯示:失效模型的仿真結(jié)果與實(shí)際洪水案例損失一致性高，且快速分析模型計算結(jié)果與公路網(wǎng)失效模型的仿真結(jié)果一致性較高。

    該研究解決了以往模型研究中動態(tài)量化評估困難和對于系統(tǒng)突變刻畫困難的關(guān)鍵問題，找到了災(zāi)害管理對災(zāi)害過程的非連續(xù)突變點(diǎn)的識別途徑。研究成果有利于及時和準(zhǔn)確地預(yù)估大尺度洪水對公路網(wǎng)的破壞風(fēng)險，為有效減少損失、提升基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)抗災(zāi)韌性開辟了新思路，也為加強(qiáng)氣候變化領(lǐng)域國際合作、制定共同對抗全球氣候變化戰(zhàn)略提供了有力的方法支撐。