自然災害:紐約市與海洋

在颶風桑迪過後,科學家和官員們正試圖保護美國最大的城市免受未來洪水的侵襲

當喬·利德在紐約曼哈頓南端的南渡輪地鐵站下行時,他的心沉了下去。當時是10月29日晚上8點,颶風桑迪剛剛在新澤西州以南約150公里的地方登陸。作為紐約市地鐵系統的首席維護官,利德正在巡邏。他曾希望南渡輪站能成為躲避風暴的避難所。相反,迎接他的是尖銳的煙霧警報聲和洶湧的流水聲。在最後一段樓梯向下走了四分之三的路程時,他用手電筒照向黑暗:海水已經淹沒了站臺,並且每隔一兩分鐘就上升一個臺階。

利德站在同樣的臺階上回憶道,“直到那一刻,我還認為我們會安然無恙。”

南渡輪站於2009年開放,耗資5.45億美元,現在到處是剝落的油漆、損壞的自動扶梯和腐蝕的電氣裝置。曼哈頓的大部分地區已經恢復正常,但這個距離世界主要金融中心僅幾個街區的車站可能需要2-3年才能恢復使用。這只是紐約有記錄以來最大風暴造成的沿海災難的殘餘之一。


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桑迪是對該市聲稱在氣候方面處於國際領先地位的最重大考驗。在過去十年中,紐約與科學家合作,力求保護自己免受極端天氣和海平面上升的影響,並遏制溫室氣體的排放——這是一個其他城市很少嘗試的長期規劃過程。但是,桑迪暴露了該市的脆弱性,造成 43 人死亡,數千人無家可歸,公共和私人損失估計達 190 億美元,並使金融區癱瘓。紐約證券交易所自 1888 年以來首次關閉,當時它因大規模暴風雪而關閉。

隨著這個受挫的城市開始重建,科學家和工程師們正試圖評估桑迪期間發生的事情以及紐約在更溫暖的未來可能面臨的問題。但在一個呼應更廣泛的氣候變化辯論的困境中,人們對潛在威脅的嚴重程度沒有共識——對於該市應該在沿海防禦上花費多少以減少這些威脅也沒有達成一致。

在 12 月 6 日,紐約市長邁克爾·布隆伯格在風暴後的第一次重大公開講話中承諾明智地再投資並追求長期可持續性。但他警告說:“我們必須生活在現實世界中,並根據成本和收益做出艱難的決定。”他指出,氣候變化不僅帶來洪水的威脅,還帶來乾旱和熱浪的威脅。他說,該市必須注意,“不要打上一場戰爭,而錯過了即將到來的新戰爭”。

計算風險
在桑迪過後,曼哈頓下城看起來像一個戰區。每天晚上,一群群難民揮舞著手電筒從停電區向北走去,那裡的洪水淹沒了一個變電站。

這場風暴還摧毀了該市的其他幾個地區。在斯塔滕島,洶湧的海浪摧毀了數百所房屋,而皇后區的一個社群在水引發火災後被燒成灰燼。該市部分地區的停電持續了兩個多星期。在洪水之後,並敏銳地意識到 2011 年的颶風艾琳是一次僥倖逃脫,該市現在想知道接下來會發生什麼。

“現在有新的常態嗎?”魯丁管理公司營運長約翰·吉爾伯特問道,該公司管理著紐約市中心的幾棟辦公樓。“如果是這樣,那又是什麼呢?”吉爾伯特說,該公司已經在採取行動。在其一棟進水約1900萬升的建築中,該公司正在將電氣系統移至二樓。“你必須認為既然已經發生過,它可能還會再次發生,”他說。“而且可能會更糟。”

在南渡輪站附近的炮臺公園,桑迪的風暴潮比平均高水位高出 2.75 米——這是自 1923 年在那裡安裝水位計以來的最高水位。在上週發表在《風險分析》雜誌上的一項研究中,使用模擬風暴資料的研究人員得出結論,在當前氣候條件下,這種規模的風暴潮預計每 500 年左右襲擊一次炮臺公園 (J. C. J. H. Aerts Risk Anal. http://dx.doi.org/10.1111/risa.12008; 2013)。

但是,該研究的作者和其他科學家表示,真正的風險可能會更高。該研究以炮臺公園的洪水作為衡量颶風強度的標準,但它也表明,有些風暴可能會在那裡造成較小的破壞,但仍然會在其他地方襲擊該市。考慮到這些風暴,可能會提高紐約遭受重大颶風破壞的機率估計。

500 年一遇的估計也沒有考慮到桑迪的不尋常性質。桑迪被稱為“弗蘭肯風暴”,是熱帶氣旋和強烈的冬季暴風雪的結合,它與滿月的高潮一起偏向新澤西海岸。“這是一場混合風暴,”馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院 (MIT) 的颶風研究員、該研究的合著者之一克裡·伊曼紐爾說。“我們需要了解如何評估混合事件的風險,我不認為我們已經做到了。”

隨著全球變暖,風險只會增加。紐約市氣候變化小組在 2010 年的評估中表明,到 2080 年,當地海平面可能會上升 0.3-1.4 米。去年,伊曼紐爾和他的同事發現,如果海平面上升 1 米,在本世紀末,在當前氣候條件下每 100 年發生一次的洪水可能會每 3-20 年發生一次。今天被歸類為“500 年一遇”的事件可能每 25-240 年發生一次 (N. Lin 。 Nature Clim. Change 2, 462–467; 2012)。

對於城市規劃者來說,挑戰是在科學不確定的情況下重建和保護城市。一些科學家十多年來一直表示,該市應該用類似於倫敦泰晤士河防洪閘的防風暴潮屏障來保護紐約港。在桑迪過後,這個想法重新引起了人們的興趣,紐約州的一個小組上個月呼籲對其進行正式評估。

橋樑和屏障
紐約州立大學石溪分校的風暴潮建模實驗室負責人馬爾科姆·鮑曼帶頭推動建造屏障。他設想在海港入口處建造一個大約 8 公里寬、6 米高的結構,並在東河排入長島海峽的地方建造第二個屏障。州小組對這種系統的成本估算範圍從 70 億美元到 290 億美元不等,具體取決於設計。鮑曼建議,海港屏障還可以用作火車和車輛通往城市機場的橋樑。“我的觀點不是我們應該在下週開始澆築混凝土,但我認為我們需要進行研究,”他說。但是,桑迪是否會推動該市建造主要的防禦設施,鮑曼說,“我不知道”。

過去,災難曾促使人們採取代價高昂的行動。1888 年的暴風雪促使紐約將其高架通勤列車轉移到地下。2012 年,美國陸軍工程兵團在路易斯安那州新奧爾良完成了一個耗資 11 億美元的防洪屏障,這是為了保護該市在 2005 年遭受卡特里娜颶風和麗塔颶風襲擊後而開展的 146 億美元工作的一部分。但是,紐約大都會區比新奧爾良更大,更復雜,保護它需要多管齊下的方法。該市有數十萬居民居住在 800 多公里的海岸線上,而屏障不會保護長島沿海的大部分地區,桑迪在那裡造成了相當大的破壞。此外,屏障只能對抗偶爾的風暴潮。它不會阻止緩慢上升的海面,也不會防止降雨造成的洪水。

“風暴潮屏障可能是合適的,但它絕不是唯一可以保護你的東西,”紐約自然保護協會的專案主管亞當·弗裡德說,他直到去年年底還是該市長期規劃和可持續發展辦公室的副主任。“這將是一個整體方法,包括許多不那麼吸引人的事情,例如將電氣裝置從地下室抬高,並提供更多的備用發電機。”

作為整體工作的一部分,官員們正在探索擴大曾經環繞城市並緩衝風暴的剩餘溼地的選擇。布隆伯格在他的講話中稱溼地為“也許我們擁有的最好的天然防風暴屏障”。

但是,該市的大部分溼地在近幾十年裡已成為黃金地段,而桑迪明確表明了開發這些地區的後果,紐約公園部門的溼地和河岸恢復主任瑪麗特·拉爾森說。

在風暴發生幾周後,拉爾森將她的車停在斯塔滕島的海灘附近,望著一片蘆葦的蘆葦。這片田野是斯塔滕島“藍帶”計劃的一部分,該計劃於 20 世紀 80 年代後期啟動,旨在促進溼地並更好地管理雨水徑流。但是這裡的溼地比足球場還小,桑迪的風暴潮越過它,損壞了附近的排屋。“如果你看一下歷史地圖,”拉爾森說,“所有曾經是溼地的地方都變得溼了。”

資料來源:FEMA;紐約市;紐約市立大學

符合規範
紐約目前正在加強其現有的溼地網路,這些溼地覆蓋面積約為 2,300 至 4,000 公頃。市長 2013-17 年的預算計劃包括超過 2 億美元用於恢復溼地,以此作為保護和重新設計沿海開發專案的一部分。

桑迪颶風還表明,適當的建築結構可以幫助降低未來風暴的風險。在史泰登島的一個社群,一個破舊的屋頂落在地上,標誌著一棟老舊的平房曾經的位置。隔壁一棟較新的房屋仍然屹立不倒,除了被洪水淹沒的車庫外,沒有明顯的損壞——這有力地證明了現代建築規範的價值。在紐約,根據美國聯邦緊急事務管理局 (FEMA) 的定義,在百年一遇洪水區域內建造的新建築,其預計洪水水位以下不能有任何居住空間或主要裝置,例如供暖裝置(參見“危險區域”)。

該市的規劃條例無法抵禦像桑迪這樣的風暴:官員估計,被風暴損壞的房屋中,有三分之二不在百年一遇的洪水區域內。但科學家表示,聯邦緊急事務管理局的洪水地圖已經過時,因此即使是百年一遇的風暴也可能在指定區域之外造成破壞。上個月,聯邦緊急事務管理局開始釋出紐約地區新的洪水地圖,大幅擴大了該區域。

在其最新的研究中,伊曼紐爾和他的同事估計,紐約每年的平均洪水風險僅為 5900 萬至 1.29 億美元的直接損失。但百年一遇的風暴可能造成的損失高達 50 億美元,而 500 年一遇的風暴可能造成的損失高達 110 億美元。這些數字不包括生產力損失或對地鐵等主要基礎設施造成的破壞。

鮑曼和其他研究人員認為,該市應致力於將所有區域的保護標準提高到 500 年一遇的洪水標準,但並非所有解決方案都屬於物理範疇。越來越多的學者和政府官員強調,該市還必須加強其應對能力,並鞏固幫助人們重建和恢復的基本社會服務。

阿姆斯特丹自由大學研究沿海風險管理的風險分析評估報告的合著者杰倫·艾爾茨表示,最重要的是,該市及其周邊地區需要制定一項全面的海岸線防禦戰略。艾爾茨正在與紐約官員合作,分析關於屏障系統的提案以及城市規劃、分割槽和保險方面的一系列變化。“你需要一個總體規劃,”他說。

塞思·平斯基正在朝著這個目標努力。作為紐約市經濟發展公司的總裁,他被布隆伯格選中,制定一項全面的恢復計劃,使社群和基礎設施更安全。他指出,一些較新的海濱公園和沿海住宅開發專案在風暴期間表現良好。例如,在皇后區的海邊阿維爾,平斯基說,房屋單元得以倖存,因為它們被抬高並遠離水域,並受到沙丘的一些保護。與周圍地區相比,這些建築受到的損壞很小。

智慧設計
加強城市的成本將是天文數字。1 月,國會批准了約 600 億美元用於資助桑迪颶風的恢復工作,其中約 330 億美元用於長期投資,包括陸軍工程兵團的基礎設施維修和建設。平斯基說,他還不清楚這筆錢有多少會流向紐約,但他確信這還不夠。該市將在 6 月份制定預算,此前他的團隊將提出正式建議。重建工作可能需要“創造性地”結合公共和私人融資,他說。“這可能需要呼叫世界上嘗試過的幾乎所有策略的組合。”

即使他呼籲進行更智慧的開發,平斯基也表示,紐約不太可能採取激進的方法來應對風暴潮和海平面上升。“從紐約市的海岸線撤退既沒有必要,也不是真正可行的,”他說。

鑑於沿海地區開發的規模之大,很難反駁平斯基的評估。但許多氣候科學家擔心,加強沿海開發只會推遲最終的清算,並增加未來災難的可能性。他們說,海洋未來會持續上升,因此城市最終將被迫適應水。

“我還沒有看到任何著眼於長期解決方案的東西,”紐約州帕利塞茲哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的地球科學家克勞斯·雅各布說。但雅各布承認,他和任何人都一樣有罪。2003 年,他和他的妻子在紐約州皮爾蒙特哈德遜河畔的低窪地區買了一棟房子。儘管這違背了他的職業原則,但他同意購買,並假設他可以抬高房屋。但高度限制法律阻止他這樣做,桑迪颶風淹沒了房子。這對夫婦現在正在重建。

“在某種程度上,我認為我否認了這種風險,”雅各布說。他希望提高房屋的新申請能夠獲得批准,但他仍然擔心該社群無法在世紀末倖存下來,免受海平面上升的影響。紐約人和各地沿海居民都應該明智地吸取這個教訓。“最終,”雅各布說,“我們都必須一起向更高的地方轉移。”

本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於 2013 年 2 月 13 日首次發表

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