“全球變化及應對”重點專項研究揭示氣候變化情景下洪水導致交通基礎設施大規(guī)模失效的機理及影響

    在“全球變化及應對”重點專項的支持下，“全球變化人口與經(jīng)濟系統(tǒng)風險形成機制及評估研究”項目楊賽霓教授團隊在氣候變化對交通基礎設施影響評估方面的研究取得新進展。

    該研究通過復雜系統(tǒng)、災害系統(tǒng)和交通工程研究方法的緊密結(jié)合，將公路網(wǎng)絡這一典型關鍵基礎設施系統(tǒng)作為自然災害的承災體對象，創(chuàng)建了一套能夠動態(tài)定量估算大空間尺度上洪水災害導致公路網(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)絡的特點傳播到更廣的范圍；這種打擊表現(xiàn)出很強的隨機性，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)的臨界點附近，洪水強度的微小增大可能會導致整個公路網(wǎng)絡發(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)受洪水災害事件的對比實驗顯示:失效模型的仿真結(jié)果與實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)突變刻畫困難的關鍵問題，找到了災害管理對災害過程的非連續(xù)突變點的識別途徑。研究成果有利于及時和準確地預估大尺度洪水對公路網(wǎng)的破壞風險，為有效減少損失、提升基礎設施系統(tǒng)抗災韌性開辟了新思路，也為加強氣候變化領域國際合作、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。