防範下一個卡特里娜颶風

溼地可以緩解洪水,但墨西哥灣的溼地是否已受損過於嚴重?

在卡特里娜颶風肆虐之後,美國誓言要重建新奧爾良和墨西哥灣沿岸社群,同時加強對狂暴風暴的防護。但在工程師重新設計任何一道堤壩之前,他們必須考慮一個根本問題:密西西比河三角洲能否恢復成為茂盛、堅固的緩衝帶,以吸收風暴潮和海平面上升的影響?還是說它已經病入膏肓,以至於需要一道 300 英里的牆來抵擋墨西哥灣?研究人員至少在五十年前就已知道,溼地有助於阻止風暴潮湧入內陸。但是,在一個世紀的時間裡,美國陸軍工程兵團在密西西比河口修建了堤壩,以阻止年度洪水。這使新奧爾良倖免於難,但也使城市南部和東部的溼地缺乏它們賴以生存的沉積物、營養物質和淡水。堤壩還切斷了形成環繞三角洲的屏障島嶼的沉積物流。

1998 年,科學家和工程師提出了一個耗資 140 億美元的總體規劃,但國會從未撥款。該規劃名為“2050 年海岸帶”,詳細介紹了恢復三角洲和控制洪水的策略 [參見馬克·菲舍蒂的《淹沒新奧爾良》,《大眾科學》,2001 年 10 月]。七年之後,又經歷了一場嚴重的颶風,溼地和屏障島嶼變得更加破敗不堪,以至於傳統的修復技術可能不再足夠。“幾年前,我已經在工程兵團的一次會議上提出了這個問題,”美國地質調查局的 S. Jeffress Williams 指出,他研究海岸帶已有 20 年。“這並沒有受到歡迎。但是,考慮到溼地喪失的速度、地面沉降、海平面上升以及風暴頻率和強度的增加,這個問題應該擺上桌面。”

2050 年海岸帶式的措施帶來了一些重大的複雜性。首先,需要像日本大阪正在修建的那種大型超級堤壩,但這會淹沒城市街道和私人土地。另一種選擇是將屏障島嶼和外圍沼澤與大型堤壩、水壩和水閘連線起來,在三角洲周圍形成一個連續的邊緣。1953 年北海風暴將風暴潮帶入荷蘭,造成 2,000 人喪生後,荷蘭政府同意建立這種網路,該網路如今保護著 400 英里的海岸線。荷蘭交通、公共工程和水管理部的高階工程師 Joop Weijers 負責監督名為“三角洲工程”的安裝工作,他說,“現在建造整個系統將耗資 150 億至 160 億美元。”


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在墨西哥灣前沿修建一道牆可能會改變鹹水和淡水的潮汐混合模式,從而使後方的溼地走向死亡。Weijers 承認,在三角洲工程的最初幾十年裡,沼澤地確實有所喪失。為了防止這種情況,荷蘭工程師改變了策略;他們沒有安裝堅固的水壩,而是建造了一系列長長的水閘,這些水閘的巨大閘門全年保持開放,讓海水進入。只有當風暴來臨時,閘門才會關閉。其他的改造正在創造更自然的水流。因此,溼地的喪失已經停止。

麻省理工學院土木與環境工程師 Rafael Bras 說,也可以從義大利威尼斯正在進行的風暴潮工作中獲得啟發。這座古老的城市將依靠瀉湖中的移動防洪閘門,這些閘門在正常情況下平放在海底,僅在極高潮時才會升起。他指出,進一步的經驗教訓來自於目前在整個佛羅里達大沼澤地恢復自然淡水流的努力,以及在舊金山灣南部成功修復 15,000 英畝溼地的案例。

與此同時,新奧爾良大學的沼澤專家 Denise Reed 說,“我們需要一種新的願景來振興路易斯安那州東南部。” 即使密西西比河版本的三角洲工程可以保護溼地,仍然需要某些 2050 年海岸帶式的專案來抵消已造成的損害。該地區生產全國三分之一的海鮮,併為全國 70% 的候鳥提供越冬地,但每年仍有至少 25 平方英里的土地消失。卡特里娜颶風可能加速了這種破壞。儘管調查才剛剛開始,但 Reed 預計卡特里娜颶風的風暴潮將鹽水推入沼澤的距離比正常情況遠得多。“鹽分很可能已經滲入土壤,”Reed 說,“並且不容易被沖刷掉”,這可能會從根部向上殺死大片沼澤草地。[break]

來自新奧爾良的經驗教訓可以拯救其他已經處於海平面的城市,如紐約和邁阿密。全球變暖模型表明,本世紀海平面將上升一到三英尺,並增加風暴的頻率和強度。“即使你認為海平面和風暴活動上升是由於自然週期造成的,”Williams 說,“這些週期持續 25 到 30 年,而我們目前只處於當前週期的第八年。而且這個週期還會回來。” 美國地質調查局最近完成了一個名為“海岸脆弱性指數”的公式的微調,該公式可以預測開放海岸線面臨高海平面的風險程度。

儘管情況緊急,但專家表示,美國不應倉促在新奧爾良周圍建立新的保護措施。“政治家們希望現在就採取行動,”Weijers 評論道,但“你需要一個長期戰略。” 他的建議是什麼?“你必須學會如何與自然合作,而不是對抗自然。”

Mark Fischetti 擔任《大眾科學》高階編輯已有 17 年,報道可持續發展問題,包括氣候、天氣、環境、能源、食物、水、生物多樣性、人口等等。他安排和編輯記者和科學家撰寫的專題文章、評論和新聞,也以這些形式進行寫作。他編輯“歷史”欄目,這是雜誌的一個部門,專門關注各個時期的科學進步。他是兩本衍生雜誌的創始執行編輯:《大眾科學心靈》和《大眾科學地球 3.0》。他 2001 年為該雜誌撰寫的自由撰稿文章“淹沒新奧爾良”預測了像卡特里娜颶風這樣的風暴將給這座城市帶來的廣泛災難。他的影片 你死後身體會發生什麼? 在 YouTube 上的觀看次數超過 1200 萬次。Fischetti 曾為《紐約時報》、《體育畫報》、《史密森尼》、《技術評論》、《快公司》等眾多媒體撰寫自由撰稿文章。他與全球資訊網的發明者蒂姆·伯納斯-李合著了《編織網路》一書,該書講述了全球資訊網是如何建立的真實故事。他還與微生物學家埃莉諾·列維合著了《新殺手疾病》。Fischetti 曾任 IEEE Spectrum Magazine 和 Family Business Magazine 的執行編輯。他擁有物理學學位,並曾兩次擔任路易斯安那州百年學院的公民文化阿塔韋研究員,該學院授予他榮譽博士學位。2021 年,他獲得了美國地球物理聯合會的羅伯特·C·考恩科學新聞持續成就獎,該獎項旨在表彰他在地球和空間科學方面的傑出報道職業生涯。他曾出現在 NBC 的“與新聞界見面”、CNN、歷史頻道、NPR 新聞和許多新聞廣播電臺中。在 X(以前稱為 Twitter)上關注 Fischetti @markfischetti

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大眾科學 Magazine Vol 293 Issue 5本文最初以“防範下一個卡特里娜颶風”為題發表於 大眾科學 Magazine 第 293 卷第 5 期 ()
doi:10.1038/scientificamerican112005-115BExCvT4FnxKj6RMU8zv
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