廖 琪, 江文勝

(中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266100)

氣候變化是目前大家所關(guān)注的熱點(diǎn),減緩和適應(yīng)是當(dāng)前應(yīng)對(duì)氣候變化的兩種有效路徑。減緩是指通過減少溫室氣體排放或增加生態(tài)系統(tǒng)碳匯來(lái)緩解氣候變化,而適應(yīng)則是指采取適應(yīng)措施和策略來(lái)改變或降低氣候變化的不利影響[1-2]。由于風(fēng)暴潮是直接由臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)產(chǎn)生的,因此其受氣候變化影響較大。針對(duì)風(fēng)暴潮動(dòng)力機(jī)制和預(yù)報(bào)的研究已經(jīng)開展多年,而針對(duì)風(fēng)暴潮淹沒進(jìn)行的適應(yīng)氣候變化研究相對(duì)較少。

輔助決策系統(tǒng)是城市環(huán)境規(guī)劃與管理中常見的環(huán)境管理技術(shù)手段,可為決策者提供科學(xué)、高效的輔助決策工具。目前,ArcGIS Engine是地理信息相關(guān)的系統(tǒng)開發(fā)主流產(chǎn)品[3],它是一種獨(dú)立的開發(fā)工具包系列產(chǎn)品,主要優(yōu)勢(shì)是能夠依托C#、Visual Basic.NET、Java、Visual Basic、C/C++等語(yǔ)言編寫復(fù)雜的獨(dú)立程序,開發(fā)難度相對(duì)適中,其中的Visual Studio是一個(gè)完整的開發(fā)工具集,包含了UML工具、代碼管控工具、集成開發(fā)環(huán)境(IDE)等,能夠滿足系統(tǒng)開發(fā)的基本需求,同時(shí),基于ArcGIS Engine的輔助決策系統(tǒng)開發(fā)已被廣泛應(yīng)用到各類城市規(guī)劃、環(huán)境決策和空間信息管理中[4-6]。2022年6月,生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《國(guó)家適應(yīng)氣候變化策略2035》文件表明,中國(guó)目前適應(yīng)氣候變化的相關(guān)理論研究與技術(shù)研發(fā)相對(duì)薄弱,而適應(yīng)氣候變化策略制定是區(qū)域環(huán)境管理的重要內(nèi)容,但由于方法體系上還不夠成熟,尚缺乏針對(duì)適應(yīng)氣候變化的輔助決策系統(tǒng),尤其是在城市層面開展的研究更不多見。

針對(duì)風(fēng)暴潮淹沒的適應(yīng)氣候變化策略需要一定的專業(yè)技術(shù)背景和適應(yīng)氣候變化研究基礎(chǔ),這使得整個(gè)研究中的數(shù)據(jù)處理過程相對(duì)復(fù)雜,而將這部分流程化的內(nèi)容形成有效的工具或系統(tǒng)平臺(tái),能夠極大地提升研究的可操作性和實(shí)用性。因此本研究試圖將風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究加以流程化,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建輔助決策系統(tǒng)。

青島市是中國(guó)北方典型的海岸帶城市,海洋災(zāi)害類型較多,但風(fēng)暴潮災(zāi)害影響最大[7]。在氣候變化背景下,臺(tái)風(fēng)頻次和路徑會(huì)產(chǎn)生異常改變,使得風(fēng)暴潮發(fā)生頻次和重現(xiàn)期隨之改變,進(jìn)而影響風(fēng)暴潮致災(zāi)水平[8-9],同時(shí),氣候變化引發(fā)的海平面上升會(huì)導(dǎo)致潮汐振幅變大,加上平均海平面上升本身會(huì)縮短極值水位的重現(xiàn)期,從而形成更為嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害[10]。因此在青島市開展風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究工作具有重要意義。

本研究建立了基于ArcGIS Engine的風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略輔助決策系統(tǒng),探索中國(guó)沿海地區(qū)的風(fēng)暴潮災(zāi)害適應(yīng)氣候變化技術(shù),主要工作是在Visual Studio 2012中利用ArcGIS Engine 10.2完成開發(fā)。

1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路將依據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的理論基礎(chǔ)和需求具體分析確定。

1.1 系統(tǒng)開發(fā)理論基礎(chǔ)

為降低氣候變化對(duì)風(fēng)暴潮淹沒的不利影響,本文以青島市風(fēng)暴潮淹沒為例,建立了風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究框架,如圖1所示。

圖1 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究框架

1.1.1 明確“風(fēng)險(xiǎn)”問題,確定風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)水平 由臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致的風(fēng)暴潮淹沒是青島市氣候變化風(fēng)險(xiǎn)的主要風(fēng)險(xiǎn)源之一。隨著臺(tái)風(fēng)向近岸逼近,強(qiáng)風(fēng)和低氣壓會(huì)將外海的海水帶向海岸,引發(fā)風(fēng)暴潮增水,所產(chǎn)生的增水疊加在天文潮之上,會(huì)引起風(fēng)暴潮淹沒,導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害。當(dāng)土地被淹沒時(shí),土地上的受體,即人員、財(cái)產(chǎn)、企業(yè)和市政基礎(chǔ)設(shè)施等處于暴露之下,產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)損失。由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平是影響未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的重要因素,在研究過程中必須對(duì)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平加以考慮,因此影響青島市風(fēng)暴潮淹沒的外源性變化驅(qū)動(dòng)因子有臺(tái)風(fēng)、海平面上升及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素。而由于青島市沒有大流量的河流,所以未考慮河流對(duì)淹沒造成的影響。需要說(shuō)明的是,正常潮汐起伏引起的淹沒不會(huì)對(duì)沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失,但強(qiáng)臺(tái)風(fēng)引發(fā)的風(fēng)暴潮造成的淹沒將破壞養(yǎng)殖設(shè)施,給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失,因此常規(guī)沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害面積的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不包括灘涂的淹沒面積,但在風(fēng)暴潮淹沒災(zāi)害對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失中應(yīng)考慮灘涂的淹沒面積。

1.1.2 提出解決方案,制定適應(yīng)氣候變化策略方案 改變風(fēng)險(xiǎn)途徑和受體狀態(tài),制定潛在的適應(yīng)策略來(lái)做出內(nèi)源性響應(yīng),可以避免或降低氣候變化影響下的風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)。“適應(yīng)策略”指為降低風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)所采取的一系列適應(yīng)措施的組合;而“適應(yīng)策略方案”指的是在最終形成適應(yīng)策略之前初步提出的方案。其中,保持現(xiàn)狀適應(yīng)策略指在危險(xiǎn)性、暴露性和脆弱性等方面保持現(xiàn)有的適應(yīng)水平不變,不再額外采取措施;持續(xù)改進(jìn)適應(yīng)策略意味著決策者將通過不斷加強(qiáng)或改進(jìn)危險(xiǎn)性(海岸帶防護(hù))、暴露性(城市規(guī)劃、區(qū)域人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展)和脆弱性(監(jiān)測(cè)和預(yù)警)等方面的措施,使整個(gè)適應(yīng)措施具有相對(duì)較強(qiáng)的適應(yīng)能力,以適應(yīng)青島市未來(lái)氣候變化造成的風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn);強(qiáng)化提高適應(yīng)策略中適應(yīng)措施的等級(jí)更高,尤其是在海岸帶防護(hù)方面表現(xiàn)得更為明顯,其他暴露性和脆弱性相關(guān)措施會(huì)在持續(xù)改進(jìn)適應(yīng)情景的基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到提高,以達(dá)到降低風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)的根本目的;最高等級(jí)適應(yīng)策略在危險(xiǎn)性、暴露性和脆弱性等方面的所有適應(yīng)措施都將被設(shè)置為理想狀態(tài),其終極目標(biāo)在于抵御所有的風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn),不產(chǎn)生任何損失,意味著所有海岸線上都達(dá)到最高的堤壩防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)暴露性和脆弱性的適應(yīng)措施最強(qiáng)。

1.1.3 對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估選擇 在適應(yīng)策略的制定過程中進(jìn)行效果評(píng)價(jià)和分析,以增強(qiáng)適應(yīng)策略的科學(xué)性。評(píng)估選擇的原理是在考慮策略對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響及其成本效益分析結(jié)果確定,最終需要選擇對(duì)降低風(fēng)險(xiǎn)最有效,即效益成本比值(BCR)最大的適應(yīng)策略方案為第一優(yōu)先級(jí),其值越小優(yōu)先級(jí)越低,其中,措施或策略對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響分析采用的是風(fēng)暴潮淹沒損失估算方法,確定策略實(shí)施后的風(fēng)暴潮淹沒經(jīng)濟(jì)損失變化,來(lái)衡量風(fēng)險(xiǎn)的變化情況。策略的成本和所產(chǎn)生的效益分析采用成本效益分析(CBA)法[11-13],如果該適應(yīng)策略的成本(C)低于預(yù)期收益(B),則應(yīng)實(shí)施該適應(yīng)措施,反之,則需要進(jìn)行慎重考慮或者調(diào)整后再實(shí)施。

通過評(píng)價(jià)分析確定最優(yōu)的適應(yīng)氣候變化策略方案之后,進(jìn)一步將現(xiàn)有方案完善和細(xì)化,形成具體可行的最優(yōu)適應(yīng)策略及措施。

1.2 需求分析

系統(tǒng)用戶是城市適應(yīng)氣候變化管理決策者。從用戶角度考慮,適應(yīng)氣候變化的研究涉及多個(gè)領(lǐng)域和部門,目前還未有成體系的風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略輔助決策系統(tǒng)。風(fēng)暴潮淹沒的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要一定的專業(yè)技術(shù)背景,用戶需要有一定的適應(yīng)氣候變化研究基礎(chǔ),需要處理的數(shù)據(jù)量較大,后續(xù)還需要繪制大量的風(fēng)險(xiǎn)圖,且多為重復(fù)操作過程,繁雜的數(shù)據(jù)信息管理給用戶造成了較大的實(shí)際困難。將風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究流程、批量數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)信息管理等集成到?jīng)Q策系統(tǒng)中,形成有效的工具或系統(tǒng)平臺(tái),能夠極大地提升風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候策略研究的可操作性和實(shí)用性。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是將復(fù)雜的風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析和適應(yīng)策略研究過程流程化,并提供面向用戶開放的決策端口,將風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究過程中各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行系統(tǒng)化管理。

1.3.1 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略研究過程流程化 將風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析對(duì)應(yīng)形成風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析模塊,分別設(shè)置風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)圖繪制功能,然后在系統(tǒng)開發(fā)中將內(nèi)源性響應(yīng)模塊轉(zhuǎn)化形成風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案制定模塊,并設(shè)置4個(gè)情景適應(yīng)策略制定功能。在完成風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析和適應(yīng)策略制定后,建立適應(yīng)策略方案評(píng)價(jià)分析模塊,對(duì)適應(yīng)策略方案進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,確定最優(yōu)適應(yīng)策略及措施。

1.3.2 面向用戶開放的決策端口 系統(tǒng)在對(duì)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)分析后,不僅能通過既定程序設(shè)置做出流程的適應(yīng)策略制定和分析,還能在研究流程中給予用戶一定的選擇決策權(quán)。在開放性決策端口中,通過人為判斷和選擇一些可選項(xiàng)內(nèi)容來(lái)輔助決策。系統(tǒng)開放的決策端口有7個(gè),其中,風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案制定模塊中4種適應(yīng)策略方案制定功能將各情景下的適應(yīng)策略制定及成本估算等2個(gè)端口面向用戶開放以便決策選擇,在有更好的數(shù)據(jù)情況下,可選擇輸入用戶認(rèn)為可行的適應(yīng)措施及其成本數(shù)據(jù),進(jìn)一步將適應(yīng)策略精細(xì)化和具體化;風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案選擇分析模塊中的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算功能在既有研究方法和流程基礎(chǔ)上,開放當(dāng)前土地利用類型單價(jià)、未來(lái)不同GDP增長(zhǎng)水平、不同臺(tái)風(fēng)類型發(fā)生的概率、不同情景下風(fēng)暴潮淹沒面積匯總及當(dāng)前風(fēng)暴潮淹沒情景選擇等5個(gè)端口,由用戶對(duì)估算得到的未來(lái)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)(損失)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整和決策選擇。

1.3.3 數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)化管理 數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)化管理是系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)內(nèi)容,也是系統(tǒng)順暢運(yùn)行的保障。將影響風(fēng)暴潮淹沒的外源性驅(qū)動(dòng)因子的相關(guān)數(shù)據(jù)信息通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理功能,形成青島市適應(yīng)氣候變化基礎(chǔ)信息模塊。需要說(shuō)明的是本系統(tǒng)只是將外源性驅(qū)動(dòng)因子(風(fēng)暴潮、潮汐、海平面上升)涉及的各類數(shù)據(jù)結(jié)果作為輸入,然后應(yīng)用到針對(duì)風(fēng)暴潮淹沒的適應(yīng)策略研究中,風(fēng)暴潮等模擬模型本身未在系統(tǒng)中體現(xiàn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文將基于需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路選擇系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境,在Visual Studio 2012開發(fā)平臺(tái)中,利用ArcGIS Engine 10.2、Geodatabase數(shù)據(jù)庫(kù),以及運(yùn)行于NET Framework之上的C#語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)由空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分內(nèi)容組成,將利用ArcGIS Geodatabase中的File Geodatabase進(jìn)行存儲(chǔ),所有數(shù)據(jù)信息將被嚴(yán)格按照各自類型,統(tǒng)一管理、儲(chǔ)存和使用。

系統(tǒng)中的青島市適應(yīng)氣候變化基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)包括為用戶存儲(chǔ)和管理臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮和海平面上升數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù);風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析數(shù)據(jù)是不同情景下風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)(損失);適應(yīng)策略數(shù)據(jù)主要是存儲(chǔ)管理4種適應(yīng)情景下的適應(yīng)策略;不同情景下的適應(yīng)策略成本效益數(shù)據(jù)是適應(yīng)策略成本和效益等;適應(yīng)策略選擇分析結(jié)果是存儲(chǔ)管理系統(tǒng)運(yùn)行完成后的風(fēng)暴潮淹沒空間分布特征圖、風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)、適應(yīng)策略成本效益分析結(jié)果和適應(yīng)策略選擇結(jié)果等。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

利用面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)方法,遵循系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)用性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和開放性等原則[5],將系統(tǒng)分為基礎(chǔ)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)管理層以及應(yīng)用與可視化層,如圖2所示?；A(chǔ)應(yīng)用層包括地圖操作功能、地圖瀏覽功能、圖層控制功能和地圖查詢功能;數(shù)據(jù)管理層包含各項(xiàng)空間數(shù)據(jù)及其相關(guān)屬性數(shù)據(jù);應(yīng)用與可視化層包含青島市適應(yīng)氣候變化基礎(chǔ)信息模塊、風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析模塊、風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案制定模塊、風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案選擇分析模塊和系統(tǒng)工具。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能開發(fā)及可靠性驗(yàn)證

本節(jié)將對(duì)系統(tǒng)功能開發(fā)以及開發(fā)完成的系統(tǒng)進(jìn)行可靠性驗(yàn)證進(jìn)行介紹。

3.1 系統(tǒng)功能開發(fā)

系統(tǒng)中的5個(gè)主要功能模塊的具體內(nèi)容如下:

3.1.1 青島市適應(yīng)氣候變化基礎(chǔ)信息模塊 該模塊主要通過設(shè)置不同的查詢條件,用折線圖、柱狀圖和圖片等方式展示臺(tái)風(fēng)、海平面變化、風(fēng)暴潮、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)信息。

3.1.2 風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析模塊 風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)定量化分析包含風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖繪制模塊,前者是后者的基礎(chǔ)。

3.1.2.1 風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析 該模塊將主要完成模擬數(shù)據(jù)輸入到淹沒損失數(shù)據(jù)輸出的中間環(huán)節(jié)工具化和程序化過程,其主要過程分為范圍提取、面積計(jì)算、損失計(jì)算和結(jié)果導(dǎo)出等功能,通過ArcGIS Engine調(diào)用ArcGIS建模器(Model builder)構(gòu)建的模型工具實(shí)現(xiàn)。其中,范圍提取功能是將種子蔓延算法模擬得到的風(fēng)暴潮淹沒點(diǎn)數(shù)據(jù)形成淹沒點(diǎn)的聚合面,然后疊加土地利用信息圖層,用Clip工具完成淹沒范圍的提取,最后在ArcGIS Engine10.2中調(diào)用工具;面積計(jì)算功能是通過Calculate field計(jì)算不同土地利用類型的面積,然后調(diào)用該模型工具;風(fēng)暴潮淹沒損失計(jì)算功能是將土地利用單價(jià)與淹沒面積的乘積作為淹沒損失,并調(diào)用該模型工具;結(jié)果導(dǎo)出功能需調(diào)用Table To Excel工具。

3.1.2.2 風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖繪制 風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖繪制模塊包含風(fēng)險(xiǎn)圖批量繪制、當(dāng)前及未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)圖集的功能。其中,風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖批量繪制功能是先形成Python腳本工具,然后在ArcGIS Engine 10.2中調(diào)用腳本工具,實(shí)現(xiàn)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖繪制功能;當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)圖集功能是按照臺(tái)風(fēng)類型查詢并展示當(dāng)前風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果;未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)圖集功能是按照臺(tái)風(fēng)類型、年份和氣候變化增溫情景等條件查詢展示未來(lái)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果。

3.1.3 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案制定模塊 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案制定模塊是根據(jù)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析得到的當(dāng)前及未來(lái)情景下風(fēng)暴潮淹沒空間分布特征和風(fēng)險(xiǎn),初步提出風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略方案,并對(duì)適應(yīng)成本進(jìn)行估算。

在不同適應(yīng)情景下,將危險(xiǎn)性、暴露性和脆弱性等措施分成保持現(xiàn)狀、高水平、較高水平和最高水平等4種適應(yīng)模式[14-15],并根據(jù)海岸帶城市具體的需求,形成保持現(xiàn)狀、持續(xù)改進(jìn)、強(qiáng)化提高和最高等級(jí)等不同情景下的適應(yīng)策略方案。4種適應(yīng)策略方案的主要內(nèi)容及其各項(xiàng)適應(yīng)措施的成本值都是面向用戶開放端口,由用戶根據(jù)研究區(qū)域的特點(diǎn),經(jīng)自主判斷分析后,對(duì)系統(tǒng)中初步設(shè)定的策略及措施進(jìn)行修改,對(duì)應(yīng)設(shè)置合理的措施成本,用戶給出的適應(yīng)策略、措施及成本信息都將鏈接至風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案選擇分析模塊中,成本數(shù)據(jù)信息將通過影響成本效益比(BCR),進(jìn)而影響適應(yīng)策略方案選擇。系統(tǒng)中初步設(shè)定的策略及措施來(lái)源于作者所在課題組承擔(dān)的“中國(guó)適應(yīng)氣候變化——青島風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)案例研究”項(xiàng)目成果,其主要參考依據(jù)為《山東省海洋環(huán)境保護(hù)條例》、《青島市膠州灣保護(hù)條例》、《青島市海洋環(huán)境保護(hù)規(guī)定》、《青島市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》、《西海岸新區(qū)(黃島區(qū))國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》等。

3.1.4 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案選擇分析模塊 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案選擇分析模塊將對(duì)所制定的適應(yīng)策略方案進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,確定最優(yōu)適應(yīng)策略及措施。

3.1.4.1 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算功能 通過評(píng)估策略實(shí)施后的風(fēng)暴潮淹沒面積及其造成的風(fēng)暴潮淹沒經(jīng)濟(jì)損失,來(lái)衡量風(fēng)險(xiǎn)的變化情況。

該模塊中的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算功能開放當(dāng)前土地利用類型單價(jià)、未來(lái)不同GDP增長(zhǎng)水平、不同臺(tái)風(fēng)類型發(fā)生的概率、不同情景下風(fēng)暴潮淹沒面積匯總及當(dāng)前風(fēng)暴潮淹沒情景選擇等5個(gè)端口,前4個(gè)端口主要是通過用戶在界面中直接設(shè)定或修改數(shù)據(jù)信息,進(jìn)而獲得更加精確的風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)(損失)計(jì)算結(jié)果,最后用戶可以自主選擇風(fēng)暴潮淹沒情景,將其作為效益計(jì)算以及適應(yīng)策略方案選擇的重要依據(jù)。

3.1.4.2 風(fēng)險(xiǎn)變化功能 將所有情景下的風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)變化繪制成柱狀圖,輔助決策者選擇最佳適應(yīng)情景。

3.1.4.3 策略選擇功能 適應(yīng)策略方案的優(yōu)先級(jí)是綜合考慮策略對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響及其成本效益分析結(jié)果確定,最終需要選擇對(duì)降低風(fēng)險(xiǎn)最有效的方案,即BCR值越大,優(yōu)先級(jí)越高,BCR值越小優(yōu)先級(jí)越低。

各策略方案中的適應(yīng)措施的成本之和作為該適應(yīng)策略方案的成本,適應(yīng)效益一方面是策略實(shí)施后減少的風(fēng)暴潮淹沒災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失,另一方面是政府部門針對(duì)風(fēng)暴潮淹沒災(zāi)害所支付的補(bǔ)償成本(金額)。

3.1.5 系統(tǒng)工具 系統(tǒng)主頁(yè)功能主要是依托于ArcGIS Engine開發(fā)的文件操作、數(shù)據(jù)預(yù)處理工具和制圖工具集等。其中,文件操作包含打開、保存和關(guān)閉等基本文件操作功能;數(shù)據(jù)預(yù)處理包含裁剪、緩沖、分類統(tǒng)計(jì)匯總和點(diǎn)聚合等GP(Geoprocessing)工具;制圖工具集將用于加載的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化制圖。

開發(fā)完成后得到的基于ArcGIS Engine的風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略輔助決策系統(tǒng)主界面如圖3。

圖3 系統(tǒng)主界面

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用可靠性驗(yàn)證

目前對(duì)涉及框架模型構(gòu)建的系統(tǒng)開發(fā)驗(yàn)證大多是選取樣本數(shù)據(jù),反復(fù)通過模型應(yīng)用訓(xùn)練,與已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽砍潭萚16]。本系統(tǒng)需要驗(yàn)證的有風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)模塊分析和風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案制定模塊。

3.2.1 風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)模塊分析結(jié)果驗(yàn)證 由于青島風(fēng)暴潮災(zāi)害損失的數(shù)據(jù)很少,驗(yàn)證框架模型得到的經(jīng)濟(jì)損失結(jié)果的有效性仍相對(duì)困難。2005年前青島風(fēng)暴潮災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失范圍為3～9億元,臺(tái)風(fēng)8509(Mamie)對(duì)青島造成的影響最為嚴(yán)重,經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5.08億元[17-18],本文用2005年的數(shù)據(jù)作為參照標(biāo)準(zhǔn),驗(yàn)證青島風(fēng)暴潮淹沒造成的經(jīng)濟(jì)損失。利用該模塊得到0509(Matsa)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒災(zāi)害損失為11.91億元(按照2019年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平)與歷史真實(shí)記錄的0509(Matsa)造成的4.04億元損失值(按照2005年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平)相比,其結(jié)果在同一數(shù)量級(jí)上。將2005年的4.04億元換算到2019年得到的損失是13.50億元,可以看出該模塊分析結(jié)果在量級(jí)上是一致的,具有一定可靠性。

3.2.2 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案制定模塊的可靠性分析 通過構(gòu)建風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案選擇分析模塊,使用成本效益分析(CBA)方法,對(duì)提出的適應(yīng)策略方案進(jìn)行可靠性分析,最終選定有效的適應(yīng)策略方案。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

在系統(tǒng)開發(fā)完成后,將作者所在課題組承擔(dān)的“中國(guó)適應(yīng)氣候變化——青島風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)案例研究”項(xiàng)目成果導(dǎo)入到系統(tǒng)中,進(jìn)行系統(tǒng)的試運(yùn)行。研究情景是未來(lái)全球氣候變化增溫2和4 ℃的背景下,分別將未來(lái)情景設(shè)置為2010—2029年、2030—2049年和2050—2059年三個(gè)階段,如表1所示。當(dāng)前情景指的是在現(xiàn)階段研究區(qū)遭受的氣候風(fēng)險(xiǎn)情景,以青島市典型臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)及損失作為依據(jù)。下面將對(duì)每個(gè)模塊的應(yīng)用情況分別說(shuō)明。

表1 研究區(qū)情景設(shè)置Table 1 Time horizons and epochs of interest

4.1 青島市適應(yīng)氣候變化基礎(chǔ)信息模塊

青島市適應(yīng)氣候變化基礎(chǔ)信息模塊中的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)源,主要包含自然變化數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。自然變化數(shù)據(jù)中的臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)是根據(jù)1949—2014年間影響青島的熱帶氣旋年鑒和地面觀測(cè)資料,用Mann-Kendall非參數(shù)秩次檢驗(yàn)和Morlet小波分析法分析了影響青島的臺(tái)風(fēng)特征,確定影響青島的臺(tái)風(fēng)有71個(gè),可分為A(0515卡努)、B(0509麥莎)、C(1210達(dá)維)、D(1105米雷)、E(1109梅花)、F(8114艾妮絲)、G(7708寶佩)和H(7308艾瑞絲)等8種類型[19];歷史海平面變化數(shù)據(jù)來(lái)源于《2021年中國(guó)海平面公報(bào)》,項(xiàng)目組研究人員在青島海平面歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,利用海平面變化隨機(jī)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)得知在全球升溫2 ℃情景下,青島海平面在2025、2035和2055年分別可能會(huì)上升7、12和21 cm,而在全球升溫4 ℃情景下,在2025、2035和2055年青島海平面分別可能會(huì)上升7、0.14和24 cm[10];在每種臺(tái)風(fēng)類型選取一場(chǎng)歷史上真實(shí)的臺(tái)風(fēng)作為典型代表,然后利用ADCIRC模型對(duì)風(fēng)暴潮增水進(jìn)行模擬[20],該模型是一個(gè)深度集成的非結(jié)構(gòu)化的有限元水動(dòng)力循環(huán)模型[21],該模式采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算,它既能夠適用地形和岸線變化復(fù)雜的海區(qū),也能夠適用地形變化相對(duì)緩慢、相對(duì)較遠(yuǎn)的海區(qū),在深海、大陸架和近海等[22]應(yīng)用廣泛,具有一定的代表性,能夠較好的應(yīng)用到青島近海風(fēng)暴潮研究中[10,23-26]。針對(duì)青島的風(fēng)暴潮模擬范圍覆蓋整個(gè)渤海、黃海和東海,青島及其周邊地區(qū)網(wǎng)格分辨率為900 m[19],得到增水和潮位等數(shù)據(jù)作為風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析模塊的重要數(shù)據(jù)來(lái)源,其中已發(fā)生的風(fēng)暴潮的潮位數(shù)據(jù)來(lái)源于驗(yàn)潮站觀測(cè)數(shù)據(jù),未來(lái)可能發(fā)生的風(fēng)暴潮潮位數(shù)據(jù)是通過ADCIRC模型模擬得到。需要特別說(shuō)明的是,上述未來(lái)臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮、海平面變化所使用的分析和模擬方法未在系統(tǒng)內(nèi)有所體現(xiàn),本系統(tǒng)只是將它們的數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用到風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略輔助決策中。社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化數(shù)據(jù)中的歷史GDP變化數(shù)據(jù)從《2021年青島市統(tǒng)計(jì)年鑒》中獲得,基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中的研究區(qū)位置數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院數(shù)據(jù)鏡像站點(diǎn)(http://www.gscloud.cn/sources/)下載的90 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品,土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站(https://glovis.usgs.gov/)上的Landsat 4-5 TM和Landsat 8數(shù)據(jù)處理后得到。

將上述數(shù)據(jù)信息形成Geodatabase數(shù)據(jù)庫(kù)文件后導(dǎo)入到系統(tǒng)中,一方面將其展示在青島市適應(yīng)氣候變化基礎(chǔ)信息模塊,另一方面將其作為其他各模塊的主要數(shù)據(jù)源。

4.2 青島市風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)

將模擬得到的青島市風(fēng)暴潮增水和潮位等數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)輸入數(shù)據(jù)[19],結(jié)合行政區(qū)劃圖、土地利用分類圖及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),在系統(tǒng)應(yīng)用中得到如圖4所示的當(dāng)前及未來(lái)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖。

圖4 青島市未來(lái)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖

4.2.1 青島市風(fēng)暴潮淹沒范圍提取 按照預(yù)先設(shè)定好的數(shù)據(jù)類型輸入數(shù)據(jù),其中風(fēng)暴潮淹沒模擬結(jié)果數(shù)據(jù)的格式為.txt格式文論文件,選定X、Y和Z坐標(biāo)列,方向?yàn)镮nput,土地利用數(shù)據(jù)格式為.shp格式矢量文件,方向?yàn)镮nput,處理結(jié)果輸出欄中填寫具體的輸出路徑和文件名,方向?yàn)镺utput,在完成所有的數(shù)據(jù)輸入后,單擊確定鍵運(yùn)行,系統(tǒng)執(zhí)行完成后獲得風(fēng)暴潮淹沒范圍的.shp文件,并彈出運(yùn)行結(jié)果提示。

4.2.2 青島市風(fēng)暴潮淹沒面積計(jì)算 打開面積計(jì)算菜單,在彈出的窗口中輸入風(fēng)暴潮淹沒范圍提取結(jié)果,字段名稱由用戶命名,精度選擇Double,在面積計(jì)算表達(dá)式中使用Round函數(shù)保留小數(shù)位數(shù),確定所有的輸入信息后,點(diǎn)擊確定完成面積計(jì)算,可以在輸出路徑下查看計(jì)算結(jié)果(.xslx),對(duì)話框彈出結(jié)果運(yùn)行提示“風(fēng)暴潮淹沒面積計(jì)算完成!”。

4.2.3 青島市風(fēng)暴潮淹沒損失估算 打開損失估算功能,選擇風(fēng)暴潮淹沒面積文件(上一環(huán)節(jié)的輸出結(jié)果),字段選擇L,類型選擇PYTHON_9.3,點(diǎn)擊確定按鈕即可完成損失估算。

4.2.4 青島市風(fēng)暴潮淹沒損失估算結(jié)果 打開結(jié)果導(dǎo)出,直接選擇上一環(huán)節(jié)中風(fēng)暴潮淹沒損失估算結(jié)果文件作為輸入文件,確定導(dǎo)出路徑,點(diǎn)擊確定即可完成淹沒損失結(jié)果導(dǎo)出。

4.2.5 青島市風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖批量繪制 使用時(shí)只需打開風(fēng)險(xiǎn)圖批量繪制功能選擇風(fēng)暴潮淹沒范圍文件,然后選擇專題圖模板(.mxd)文件確定好的制圖模板,設(shè)置輸出路徑,點(diǎn)擊確定即可。

在系統(tǒng)中分別選擇當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)圖集和未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)圖集菜單,即可查看青島市未來(lái)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)圖集(見圖4)。從圖中可以看出,青島市各個(gè)區(qū)域的風(fēng)暴潮淹沒特征差異化較大,西海岸新區(qū)和環(huán)膠州灣地區(qū)受淹沒影響最大。西海岸新區(qū)、城陽(yáng)區(qū)和李滄區(qū)等有大片的建設(shè)用地被臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒,膠州市與西海岸新區(qū)耕地被淹沒的區(qū)域相對(duì)較大,水體被淹沒區(qū)域主要是西海岸新區(qū)、城陽(yáng)區(qū)和膠州市等靠近海岸線片區(qū),海岸線上有零星的水體淹沒點(diǎn)存在,草地和林地的淹沒區(qū)主要在西海岸新區(qū)。

4.3 青島市風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案

海岸工程的管理和堤壩防洪工程能夠有效降低風(fēng)暴潮淹沒危險(xiǎn)性,改變風(fēng)險(xiǎn)影響,是對(duì)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)水平影響最大的適應(yīng)措施類型,也是能直接在風(fēng)暴潮模擬中體現(xiàn)適應(yīng)措施與風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系的措施。海岸堤防工程措施的適應(yīng)水平是不同情景適應(yīng)氣候變化策略方案的劃分依據(jù),通過青島市風(fēng)暴潮淹沒空間分布特征及風(fēng)險(xiǎn)水平確定。

根據(jù)4.1節(jié)中得到的青島市風(fēng)暴潮淹沒空間分布特征圖集可知,未來(lái)情景下西海岸新區(qū)和環(huán)膠州灣地區(qū)受淹沒影響最大。據(jù)此,將4種不同適應(yīng)情景進(jìn)行劃分,其中,保持現(xiàn)狀適應(yīng)情景是保持現(xiàn)有的適應(yīng)水平不變,不再采取新的海岸堤防工程措施;持續(xù)改進(jìn)適應(yīng)情景是在現(xiàn)有的適應(yīng)措施基礎(chǔ)上,在膠州灣西岸和西海岸新區(qū)新建或加固原有堤壩,提升該岸段防護(hù)能力;強(qiáng)化提高適應(yīng)情景是以加強(qiáng)海岸帶堤壩防護(hù)工程建設(shè)為重點(diǎn),加強(qiáng)沿海城市的海岸帶防護(hù)管理水平,在膠州灣東岸風(fēng)暴潮淹沒區(qū)域全部新建或加固原有堤壩;最高等級(jí)適應(yīng)情景是在膠州灣西岸、西海岸新區(qū)和膠州灣東岸海岸線周圍建造新的堤壩,并增加現(xiàn)有堤壩的長(zhǎng)度和寬度,以達(dá)到抵御所有沿海風(fēng)暴潮淹沒的目的。

每種適應(yīng)策略方案包含了海岸保護(hù)、城市規(guī)劃、區(qū)域人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)化以及監(jiān)測(cè)和預(yù)警等4類措施,然后分別針對(duì)具體措施進(jìn)行成本估算。圖5給出了風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案。

圖5 風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案

4.3.1 海岸保護(hù)措施 從源頭上降低風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn),包含海岸工程的管理水平和防洪措施,如提高防洪標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)堤壩建設(shè)和圍墾管理。

4.3.2 城市規(guī)劃措施 從影響途徑上降低風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn),主要是根據(jù)城市總體規(guī)劃在建設(shè)用地變化和城市基礎(chǔ)設(shè)施安全方面提出相應(yīng)的措施。

4.3.3 區(qū)域人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)化 人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展是影響經(jīng)濟(jì)損失的關(guān)鍵因素,較高的GDP增長(zhǎng)率和更多的區(qū)域人口將導(dǎo)致更高的經(jīng)濟(jì)損失和風(fēng)險(xiǎn)。

4.3.4 監(jiān)測(cè)和預(yù)警措施 科學(xué)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警措施可以顯著減少災(zāi)害損失,并在幫助人們撤離以及減少沿海地區(qū)的人員傷亡方面起著重要的作用。

4.4 青島市風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)策略方案選擇

上節(jié)提出的4種策略方案是在不同氣候變化情景和未來(lái)社會(huì)發(fā)展基礎(chǔ)上,從海岸保護(hù)、城市規(guī)劃、區(qū)域人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)化以及監(jiān)測(cè)和預(yù)警等方面廣泛提出的,需要通過適應(yīng)氣候變化策略方案對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響及其成本效益進(jìn)行分析,確定青島市最優(yōu)適應(yīng)策略方案。

4.4.1 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重點(diǎn)是明確事件的特點(diǎn)并區(qū)分該事件的嚴(yán)重程度,這意味著風(fēng)暴潮淹沒損失的大小能夠在一定程度上表征該事件的嚴(yán)重程度,同時(shí)未來(lái)風(fēng)暴潮淹沒損失發(fā)生的變化本身也能說(shuō)明未來(lái)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)的變化,因此關(guān)注它的損失變化情況也是衡量風(fēng)險(xiǎn)變化的一種較好的方式。臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒直接經(jīng)濟(jì)損失采用的是Tezuka等[27]在估算稻田、其他農(nóng)業(yè)用地、住宅區(qū)用地、高爾夫球場(chǎng)和交通用地等不同用地類型的災(zāi)害損失時(shí)給出的方法,它是在獲得災(zāi)害損失面積、水深和損失率后,計(jì)算各類用地受災(zāi)害影響的直接經(jīng)濟(jì)損失,它不適用于其他土地利用類型,如裸露土地、河流、湖泊以及灘涂等經(jīng)濟(jì)損失的估算[28]。不同種類臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒造成的經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算方法如式(1):

(1)

式中:LD為臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒直接經(jīng)濟(jì)損失;Si為不同土地利用類型臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒面積;Pi為不同土地利用類型損失單價(jià)。

打開損失估算菜單,將當(dāng)前土地利用單價(jià)和未來(lái)不同GDP增長(zhǎng)水平、不同臺(tái)風(fēng)類型發(fā)生概率填入,然后導(dǎo)入風(fēng)暴潮淹沒面積等數(shù)據(jù),點(diǎn)擊確定即可估算風(fēng)暴潮淹沒造成的損失,如圖6所示。

圖6 不同情景適應(yīng)策略影響下的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

分析發(fā)現(xiàn),氣候變化增溫、臺(tái)風(fēng)、土地利用類型和GDP增長(zhǎng)水平是影響風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)的重要因素。氣候變化增溫越高,產(chǎn)生的風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)越大;同類型臺(tái)風(fēng)變化對(duì)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)的影響不同,以C、B類臺(tái)風(fēng)影響最大,D類臺(tái)風(fēng)影響最小;未來(lái)淹沒面積呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),建設(shè)用地>水體>耕地>草地>林地;在相同的增溫和GDP增長(zhǎng)情景下,未來(lái)淹沒區(qū)域?qū)⒈冉诟?且會(huì)產(chǎn)生更多的損失,GDP增長(zhǎng)水平與氣候變化對(duì)風(fēng)暴潮淹沒風(fēng)險(xiǎn)的影響同等重要。

風(fēng)險(xiǎn)變化功能是在完成:4種適應(yīng)策略情景損失估算后,將結(jié)果數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖,可以點(diǎn)擊右上角的選擇菜單查看不同適應(yīng)策略方案對(duì)風(fēng)暴潮淹沒的影響變化,保持現(xiàn)狀情景的風(fēng)險(xiǎn)變化見圖7。

圖7 不同情景適應(yīng)策略影響下的風(fēng)險(xiǎn)變化

與保持現(xiàn)狀適應(yīng)情景相比,實(shí)施持續(xù)改進(jìn)適應(yīng)策略后,風(fēng)暴潮災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失和風(fēng)險(xiǎn)有一定程度降低,不同策略方案對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響結(jié)果隨著適應(yīng)水平的提高而降低,強(qiáng)化提高>持續(xù)改進(jìn)>保持現(xiàn)狀。在強(qiáng)化提高情景下,2025年之前青島市的發(fā)展?fàn)顩r與保持現(xiàn)狀適應(yīng)情景差別不大,適應(yīng)策略主要影響的是2025年之后的年份。

4.4.2 策略選擇 計(jì)算得到4種不同情景適應(yīng)策略凈現(xiàn)值和成本效益比如圖8。

圖8 適應(yīng)策略選擇

策略選擇功能不需要用戶輸入或更改任何內(nèi)容,打開后即可看到策略選擇的結(jié)果。顯然,不同適應(yīng)策略方案適應(yīng)效果差異較大,適應(yīng)措施等級(jí)越高,降低風(fēng)險(xiǎn)的效果越好,成本也會(huì)越高,但它的成本效益比不一定最大。在4種適應(yīng)策略方案中,強(qiáng)化提高適應(yīng)策略具有第一優(yōu)先級(jí),最終得到的最優(yōu)適應(yīng)策略及措施見圖8中灰色標(biāo)注部分,決策者可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步給出青島市風(fēng)暴潮淹沒最優(yōu)適應(yīng)策略及措施。

5 結(jié)語(yǔ)

本文構(gòu)建了基于ArcGIS Engine的風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略輔助決策系統(tǒng),并以青島市風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究為例,進(jìn)行了應(yīng)用。通過實(shí)例應(yīng)用發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)能夠科學(xué)、快速、有效地進(jìn)行風(fēng)暴潮淹沒適應(yīng)氣候變化策略研究,可進(jìn)一步推廣應(yīng)用到其他受風(fēng)暴潮淹沒影響嚴(yán)重的海岸帶城市,為適應(yīng)氣候變化背景下風(fēng)暴潮災(zāi)害管理提供一定的技術(shù)支持。

致謝：感謝劉關(guān)濤在系統(tǒng)界面圖像和菜單工具圖標(biāo)設(shè)計(jì)方面給予的幫助。