在全球气候变化与海平面上升的双重压力下，深圳这类高度城市化的沿海城市正面临着日益严峻的风暴潮威胁。过去几十年，大规模的土地开垦、住宅建设、港口扩建和工业扩张已将自然海岸线转变为硬化的人工岸线，从根本上改变了沿海土地利用格局。这种人为改造深刻重构了近岸水动力条件，削弱了海湾的水体交换效率，降低了污染物扩散能力，从而加剧了海岸带对气候扰动（尤其是风暴潮和慢性淹没事件）的脆弱性。与此同时，由气候变化引发的海平面上升已引起全球关注，而中国沿海地区面临严峻挑战。海平面上升与极端天气事件的复合效应已成为当前研究热点之一。然而，目前的研究仍存在关键空白：缺乏对城市化因素与风暴潮风险之间复杂相互作用的定量分析；对特定土地利用类型和关键基础设施在复合威胁下的暴露度评估不足；对深圳等高度城市化区域的探索有限，制约了有效气候适应规划的证据基础。
为了填补这些研究空白，一项发表在《Ecological Indicators》上的研究以深圳为典型案例，旨在评估海平面上升与风暴潮复合情景下的暴露风险并绘制关键土地利用的淹没范围，量化关键城市化指标与风暴潮影响之间的统计联系，并基于模拟结果提出针对性的适应策略。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，利用MIKE 21水动力模型模拟不同强度台风（包括台风“山竹”、百年一遇和千年一遇台风）在有无海平面上升（基于SSP2-4.5和SSP5-8.5情景）情景下的风暴潮淹没过程；其次，基于多期遥感影像（1988-2024年）人工解译获取深圳海岸线变迁和填海造地数据；再次，整合土地利用（2018年）、人口密度、夜间灯光指数和归一化植被指数(NDVI)等多源数据，表征海岸带城市化特征；最后，采用单变量线性回归和多元线性回归模型，定量分析城市化指标与风暴潮淹没范围之间的统计关系。
3.1. 海平面上升与极端天气事件复合效应下的风暴潮淹没风险
通过模拟不同强度台风在不考虑海平面上升情景下的潜在风暴潮淹没（图3a-c，表1），研究发现千年一遇台风产生的淹没深度和范围最大，分别达到5.7米和106.74平方公里（占深圳陆域面积的5.34%）。台风“山竹”的淹没深度和范围分别为4.57米和99.96平方公里。风暴潮高风险区集中在深圳西部海岸带（单元11至15），最大淹没面积在64.60平方公里至74.04平方公里之间（占深圳总面积的3.23%至3.70%），包括深圳机场、前海和深圳湾等地。而东部海岸风险相对较低，最大淹没范围在31.36平方公里至32.70平方公里之间（占1.57%至1.64%），主要围绕盐田港。西部海岸的淹没范围是东部海岸的2.06至2.61倍。
当考虑SSP2-4.5情景下的未来海平面上升时（图3d），千年一遇台风的淹没深度和范围分别增至5.85米和114.34平方公里（占5.73%）。与无海平面上升情景相比，淹没面积扩大了7.13%至14.39%。西部海岸（淹没面积79.30平方公里）的脆弱性更高，是东部区域（35.04平方公里）的2.21倍。对于SSP5-8.5情景下的复合情景（图3e，表1），最大淹没深度达6.08米，最大潜在淹没面积扩大至119.50平方公里（占5.98%）。东西部淹没面积均有适度扩大。这种风险空间分异主要归因于西部海岸低洼的地势（平均海拔7米）和高度城市化（大量填海造地和不透水表面扩张），而东部海岸保留的自然地貌提供了固有的水动力缓冲。
3.2. 风暴潮淹没风险与沿海城市化特征的关系
分析表明（图4），深圳西部海岸带单元的城市化指标（人口密度、夜间灯光强度、城市建设指数）普遍高于东部区域和城市平均水平，而反映生态保护的NDVI指标则呈现相反趋势。当与千年一遇风暴潮情景划定的潜在淹没区叠加时，西部海岸带潜在淹没区内的人口密度、夜间灯光指数和城市建设指数显著高于东部，且普遍超过深圳市均值。而以蛇口半岛为主的单元4，其潜在淹没范围内的人口密度和城市建设指数在所研究区域中最高。
单变量线性回归分析显示（图5，图6），人工土地利用面积(ALUA)与淹没面积呈极显著正相关（R2 = 0.847, p < 0.001），填海造地面积(RLA)和总人口(TP)也呈现极显著正相关，而NDVI则呈显著负相关（R2 = 0.388, p < 0.05）。夜间灯光指数(NLI)呈现较弱的正相关。
多元线性回归模型进一步量化了多个城市化因素的共同效应（图7，图8）。模型整体表现优异（R2 分别为0.9596和0.9670），表明所选城市化变量共同解释了淹没面积96.0%至96.7%的方差。具体而言，在控制其他因素后，人工土地利用面积(ALUA)（标准化β分别为1.348和1.225）和填海造地面积(RLA)（标准化β分别为0.640和0.672）对淹没面积具有显著正向效应（p < 0.01），而夜间灯光指数(NLI)显示出显著的负向净效应（p < 0.05）。这表明在相同条件下，填海造地和不透水表面扩张显著加剧淹没风险，而经济强度较高和植被覆盖较好的区域可能具备更强的减灾能力。值得注意的是，夜间灯光指数在单变量回归中呈正相关，但在多元回归中转为负效应，这可能是因为在控制与ALUA和RLA的共线性后，经济发展水平较高区域通常拥有更好的排水防洪基础设施和较高的地面高程。
3.3. 风暴潮淹没范围与填海造地/土地利用的关系
3.3.1. 潜在淹没风险与填海造地的关系
1988年至2024年间，深圳累计填海造地面积达71.08平方公里，占海岸带陆域面积的21.09%，占全市总面积的3.56%（图9，表2）。1995年至2010年是深圳最集中的累积填海阶段，填海52.03平方公里（占总填海面积的73.2%），其中2000-2005年为峰值期，填海19.589平方公里（占27.56%），主要集中在蛇口半岛（图10，表3）。
叠加分析显示，深圳填海区中有56.68平方公里（占总填海面积的79.74%）面临风暴潮淹没风险。在“千年台风”最大潜在淹没区内，填海区占比达53.10%（56.68平方公里），非填海区占46.90%（50.06平方公里）。时间上，2000-2005年填海期的淹没面积最大（17.16平方公里，占24.14%），其次是2005-2010年（14.27平方公里，占20.08%）和1995-2000年（13.36平方公里，占18.80%）。就淹没深度而言（图10a），3-4米水深范围面积最大（18.11平方公里，占25.48%），2000-2005年间淹没深度大于4米的填海土地面积达8.74平方公里（占12.29%）。淹没深度小于1米的面积最小（4.60平方公里，占6.48%）。
3.3.2. 填海区土地利用与潜在淹没风险的关系
深圳海岸带内人工用地面积为150.74平方公里，占海岸带总面积的45.75%（图11，表3）。其中35.43%（53.41平方公里）易受风暴潮淹没，且61.95%的易淹区位于填海区。1988-2024年的填海活动共贡献了44.02平方公里的人工用地，占填海总面积的61.93%。海岸带内，机场港口用地(APL)的66.58%、公共管理与公共服务用地(PAD)的30.93%以及交通运输用地(TRN)的24.2%依赖于填海造地。总体而言，填海区人工用地的风暴潮淹没风险（33.09平方公里，占填海区人工用地的75.16%）是非填海区人工用地（19.56平方公里）的1.69倍。风险最高的时期同样是2000-2005年（约10.63平方公里，占15%）。相比之下，海岸带内自然用地占55.25%（186.12平方公里），其中28.65%（53.33平方公里）易受淹没（44.52%位于填海区）。城市绿地（不包括水体）面积为118.05平方公里，仅12.69平方公里易淹。填海区内绿地（不包括水体）面积为10.96平方公里，其中9.79平方公里易淹。总体来看，深圳海岸带人工用地的淹没风险显著超过城市绿地（高出4.2倍），而填海区内人工建设用地的风暴潮淹没范围是绿地的3.3倍。
在所有土地利用类型中，水域及水利设施用地(WAT)受风暴潮影响的潜在淹没面积最大，达28.02平方公里（占海岸带总面积的8.32%）。其次是机场港口用地(APL)和交通运输用地(TRN)，淹没面积分别为19.34平方公里（占5.74%）和10.82平方公里（占3.21%）。依赖于填海的WAT、APL和TRN分别有91.93%（13.29平方公里）、94.12%（15.67平方公里）和72.23%（6.57平方公里）面临风暴潮淹没风险。尽管工业仓储用地(IMW)、公共管理与公共服务用地(PAD)、商业服务业设施用地(COM)和居住用地(RES)的淹没总面积相对有限（21.35平方公里，占6.34%），但这些区域人口密度和建设强度高，是支撑城市社会经济运行的关键区域。相比之下，填海区内林地(FOR)、绿地(GRS)、草地(GRA)、园地(PCL)和耕地(CRO)的总面积很小（2.50平方公里），易淹面积同样有限（2.05平方公里）。
研究结论与讨论部分强调，填海造地和人工地表扩张作为城市化的组成部分，加剧了海岸带脆弱性和风暴潮淹没风险；反之，风暴潮与海平面上升的复合效应进一步放大了高度城市化海岸带的威胁。该研究为增强深圳海岸带气候变化应对和灾害韧性提供了科学支撑，也为海岸带管理和空间规划提供了关键证据。基于研究结果，作者提出了六点建议，包括加强高风险海岸单元的风暴潮预报和灾害韧性、更新海岸防护标准以纳入至少0.693米的海平面上升预估、在西部人工岸线实施基于自然的生态修复、提升东部自然海岸线的生态系统服务、优先制定位于高风险填海区关键基础设施的风险区划适应计划和应急管理协议，以及在密集建成区优化微绿地基础设施等。研究也指出了若干局限性，如未来可纳入现有海岸防御工程进行模拟、考虑更广泛的海平面上升情景以及与地面沉降进行复合分析等，为后续研究指明了方向。
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