海防工程:公海和低地的问题

全球气温上升的一个影响是水位也在上升，这可能对一些低洼地区造成灾难性的影响。这导致许多国家考虑用墙或障碍物保护他们的海港是否可行。即使与目前全球通过减少碳排放来减缓气候变暖的政治意愿相结合，这也成为了一个紧迫的问题。政府间气候变化专门委员会(IPCC)由来自世界各地的1300多名科学家组成，尽管人类行为发生了根本性的变化，但该委员会预测，下个世纪气温将上升1.4至5.6摄氏度。

其后果可能包括更不稳定的天气系统——更多的干旱和热浪，更多的降水和飓风——尽管未来的天气行为仍存在不确定性。极地冰盖将减少，就北极而言，可能会消失，导致北极熊和其他物种栖息地的丧失和灭绝。

还会发生的是海平面将上升，部分是由于冰盖的融水，部分是由于温度升高时水的膨胀。根据IPCC的说法，自1880年(可靠的记录开始)以来，全球海平面上升了约20厘米，预计到2100年将再上升30至120厘米。

伊万·黑格博士是南安普顿大学国家海洋学中心海岸海洋学副教授。他解释说，即使如此广泛的范围也是“最好的猜测”。“IPCC的范围并不是完整的范围。他们给出了95%的置信区间。可能高达250万，但不太可能高于这个数字。”在极端情况下，如果所有的冰都融化了，海平面将上升65米。

“在过去的150年里，海平面上升了大约20厘米，这是绝对不可否认的。现在可以非常肯定的是，其中很大一部分是由人为变暖造成的。”

政府间气候变化专门委员会的这些数据将代表平均海平面上升，但并不是所有地方都一样。在一些地方，海洋会比其他地方升温和扩张得更厉害，天气模式和洋流也会发生变化。如果墨西哥湾流加强，那么它可能会影响美国东海岸。最大的原因之一与冰的融化有关，与直觉相反，离极地越远，海平面就越高。这是由于冰盖如此巨大，它们有自己的引力。

冰层的另一个影响是，一旦冰层消失，它在陆地上的重量会导致重新调整。在大约11700年前结束的上一个冰河时代，英国的北半部被厚厚的冰层覆盖，以至于压扁了下面的地面。自从冰川融化以来，苏格兰的地面每年逐渐上升约1厘米，而英格兰南部则通过轻微下沉来弥补。

将这些因素与我们可以预期的更极端天气下的风暴潮放在一起，这可能会对沿海低洼地区产生重大影响。

最典型的例子是马尔代夫，这个仅有43万人口的国家分布在印度洋上的26个环礁上。它横跨赤道，因此离融化的冰不会更远。它的平均海拔仅为150厘米，最高点为240厘米。即便如此，大浪也是个问题。海平面上升1米以上将是灾难性的——一个迷失的国家。

马尔代夫的解决方案往往技术含量很低。沙子被运到被侵蚀的海滩，种植红树林以减少侵蚀和减弱海浪的影响，假珊瑚礁和海堤提供保护，在某些情况下，它们完全包围了岛屿。然而，如果海平面继续以目前的速度上升，那么这种保护将变得不够，马尔代夫的绝大部分可能会在大约80到100年内沉入水面以下。毫不奇怪，马尔代夫已经加快了其环境议程，并计划在2020年实现碳中和。

马尔代夫至少高于海平面，不像荷兰40%的国土——荷兰大部分是填海造岛。它在保护方面投入了大量资金。

鹿特丹港是鹿特丹海防王冠上的一颗明珠，它位于莱茵河河口，距离北海海岸25公里。作为欧洲最繁忙的海港，它在荷兰的基础设施中发挥着重要作用。保护它的是Maeslant风暴潮屏障——地球上最大的移动物体之一。它有两个臂或门，每个都和埃菲尔铁塔一样大，宽度210米，它们加在一起可以跨越Nieuwe Mass，这是构成莱茵河三角洲的众多水道之一。

如果预计风暴潮比典型高潮高出3米以上，该屏障将自动部署，并将保护鹿特丹和周围乡村免受高达5米的风暴潮的影响。它22米高的门围绕直径10米的球形插座旋转，每个门重680吨。一旦就位，门就会充满水并沉入底部，整个操作需要几个小时。

2018年1月初，随着埃莉诺风暴从西部吹来，梅斯兰特风暴潮屏障自2007年以来首次关闭，荷兰武器库中的其他四个主要风暴潮屏障也关闭了。这是第一次五艘潜艇同时被部署。

除了建造更高、更坚固、更有创意的海防，荷兰人还研究了其他减轻洪水的方法。在代尔夫特、鹿特丹和阿姆斯特丹，都有一些漂浮的建筑——这仍然是一种新奇的事物，但预示着一种潜在的发展方向。鹿特丹还有地下停车场和下沉式公共场所，可以有效地充当迷你洪泛区，吸收洪水。

虽然风暴埃莉诺只是梅斯兰特堤坝的第二次关闭，但它导致泰晤士河堤坝第180次关闭。随着屏障的原始设计寿命只延长到2030年，接下来会发生什么?

黑格说:“一个选择是在下游建造一个更大的屏障，但这将花费数十亿美元。”“他们没有匆忙做出决定，而是采取了一种适应性的方法。他们发现，如果他们做一些小的设计改变，而不是让屏障直立，他们可以过度旋转它。如果他们在下游增加一些蓄洪区，他们认为可以应对2米的海平面上升。但如果海平面上升超过2米，他们就必须建造一个新的、更大的拦河坝。所以我非常喜欢伦敦泰晤士河口2100的方法。他们现在不会做出决定，而是每五年评估一次形势。”

这只是英国海岸线管理计划的一项实施，该计划将海岸线划分为可管理的部分，每个部分都可以定义自己的计划。这些行动大致可分为四类:守住防线(通常意味着建造海堤);什么也不做;管理撤退;和适应。最后一种选择基本上是考虑鹿特丹引入的解决方案——创建城市洪水区和新的住房类型，拥抱“与水共存”，而不是让水远离我们。

“保持底线”的问题在于它需要花费很多钱。事实上，荷兰每年拨出10亿欧元用于防洪，但即便如此，也不足以满足未来的需求。黑格说:“海堤非常昂贵。对于小村庄来说，建造一个巨大的防波堤在经济上没有意义。不幸的是，随着时间的推移，也许不是现在，但在50年的时间里，当海平面更高时，政府将不得不做出一些艰难的决定，只是说，‘看，我们不能保卫这段海岸线。’”

“什么都不做”适用于无法合理保护土地或财产的资金耗尽时，但也许最有趣的方法是“中间道路”。

黑格说:“在英国，我们有许多所谓的管理式度假计划。”“这就是我们实际上在防洪防御上突破了一个洞，让它后面的土地被洪水淹没。(布里斯托尔海峡上的)斯图尔特半岛就是一个很好的例子。”在某些情况下，政府专门为此购买沿海农田。

适应性管理计划可以是这样一个计划的一部分，甚至是一个替代方案——泰晤士堤坝就是一个很好的例子。在有管理的撤退计划的情况下，它可能涉及在现有海岸线和允许洪水泛滥的地区后面建造海堤。即使长期预测海平面上升2米，我们也不会建造非常昂贵的海堤，而是建造一个防御工事，比如0.5米(如果这是中期海平面上升预测)，可以在未来适应更大的上升。

利用农田和沿海沼泽吸收洪水是顺应“硬工程”趋势的众多技术之一。黑格解释说:“很多防洪设施都是50年前修建的，但从长远来看，它们往往弊大于利。我们正逐渐走向软工程——“与自然合作”。大自然提供了最好的防洪措施。红树林，盐沼，甚至海滩，都是不错的选择。如果你有一个非常健康的海滩，有很多沙子，海浪会撞到海滩上，而不是撞到你的道路或海堤。

“因此，如果我们能鼓励盐沼生长并恢复健康，如果我们能重新种植红树林，如果我们能阻止人们破坏珊瑚礁，甚至我们能在海滩上撒沙子来重建它们，这样能量就会在海滩上消散，而不是直接在海岸上。在荷兰，他们使用一种‘沙子发动机’，他们在海滩上倾倒了数百万吨沙子，以保护这片海岸，这些沙子自然地沿着海滩移动，在其他地方形成海滩。”

除了海岸保护之外，还有两个主要挑战，如果能解决，就能提高我们对洪水的抵御能力。首先是重新设计城市，所谓的“蓝绿城市”，以应对日益增加的洪水。其中包括鹿特丹引入的基础设施设计特色，而在美国也有浮桥，比如西雅图的长青点浮桥，2016年开放，长2.35公里。

在规模较小的房屋中，所有的电力都可以设计在地面以上至少一米的地方，在门口设置小型防洪屏障，使用石头地板而不是地毯，瓷砖墙壁而不是石膏。

此外，与其建造能抵御洪水的房子，不如把它们建在没有洪水的地方。黑格说:“我们真的需要新的规定，这意味着我们不能在洪水易发地区建造。泛滥平原是个好地方。洪水泛滥是好事。当然，河水泛滥是好的，它将泥沙和营养物质带入土壤。即使是海岸也会被洪水淹没，事实上，我们在那里修建了防波堤和城市，这并不是什么好事。所以，我认为政府真的需要引入新的规定，说明我们不生活在洪泛区。不幸的是，在很多情况下，我们已经太晚了。”