全球变化及应对”重点专项研究揭示气候变化情景下洪水导致交通基础设施大规模失效的机理及影响

    在“全球变化及应对”重点专项的支持下，“全球变化人口与经济系统风险形成机制及评估研究”项目杨赛霓教授团队在气候变化对交通基础设施影响评估方面的研究取得新进展。

    该研究通过复杂系统、灾害系统和交通工程研究方法的紧密结合，将公路网络这一典型关键基础设施系统作为自然灾害的承灾体对象，创建了一套能够动态定量估算大空间尺度上洪水灾害导致公路网失效的模型以及路网系统状态快速估算的分析模型。通过对中国和美国路网遭受洪水影响的模拟结果发现：（1）由于洪水可以通过河道从一个地区传播到另一个地区，对公路的局部破坏和造成的交通瘫痪更易由于网络的特点传播到更广的范围；这种打击表现出很强的随机性，由此造成的损失比洪水的局部打击更明显；（2）洪水对公路网络破坏的过程表现出突然的非连续相变，这表明在公路系统的临界点附近，洪水强度的微小增大可能会导致整个公路网络发生大规模的瘫痪，从而造成整个公路系统的崩溃。中国和美国的路网受洪水灾害事件的对比实验显示:失效模型的仿真结果与实际洪水案例损失一致性高，且快速分析模型计算结果与公路网失效模型的仿真结果一致性较高。

    该研究解决了以往模型研究中动态量化评估困难和对于系统突变刻画困难的关键问题，找到了灾害管理对灾害过程的非连续突变点的识别途径。研究成果有利于及时和准确地预估大尺度洪水对公路网的破坏风险，为有效减少损失、提升基础设施系统抗灾韧性开辟了新思路，也为加强气候变化领域国际合作、制定共同对抗全球气候变化战略提供了有力的方法支撑。