海岸带管理的随机表征：气候变化情景下侵蚀与洪水过程的统计建模与应用

这篇研究创新性地提出基于西班牙法规框架的海岸侵蚀与洪水随机表征方法（RCP 8.5情景），通过定义MTDW和MTD5-5等概率边界线，量化了安达卢西亚海岸（格拉纳达和阿尔梅里亚省）2100年前干滩面积损失（峰值季达52%，非峰值季67.3%），揭示40%海滩将丧失80%面积但33%具季节性恢复能力，为海岸带适应性管理提供决策支持。

　　

海岸带管理的动态挑战与科学应对

1 引言

随着IPCC（2023）强调的气候变化（CC）加剧与沿海人口增长，海岸带管理面临前所未有的压力。西班牙地中海沿岸尤为脆弱，现行法规（如LC和RGV）中基于历史数据的MTD_5-5标准（波浪5年内5次到达线）与气候适应性需求脱节。研究团队开发了融合非平稳气候模型与海岸演化模拟的随机方法，为安达卢西亚地区290公里海岸线提供决策工具。

2 数据与方法

采用Oti?ar等（2025）提出的多模型集成框架，生成20组RCP 8.5情景下的气候强迫序列。通过混合过程模型与卫星影像校准，模拟2025-2100年每小时水文动力与每月地形变化。创新性定义三类随机集：

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  波浪到达概率边界（MTD_W和MTD_5-5）

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  干滩面积损失率（Δ）

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  严重侵蚀状态指示变量（ζ_n,m^j）

  分析涵盖2030/2050/2100三个时间窗，并区分旅游旺季（PS，4-9月）与淡季（OS）。

3 结果

3.1 MTD边界的不确定性

以瓜伊诺斯海滩为例，2100年MTD_W的95%概率线比MTD_5-5向内陆推进80米。敏感性分析显示，将标准从"5年5次"改为"3年7次"会使海滩面积差异达33.43%（2100年），凸显法规参数的任意性。

3.2 季节性动态与恢复潜力

峰值季与淡季的波浪爬升高差达1米（图7），导致40%海滩在淡季丧失80%干滩面积，但其中67%能在旅游旺季自然恢复。这种"弹性海滩"现象（如阿尔梅里亚东部）提示管理应避免过度工程干预。

3.3 侵蚀速率的空间异质性

跨断面分析显示（图9），无防护的西侧断面（断面2）侵蚀速率从2032年的0.15 m/年增至2082年的0.75 m/年，而东侧建筑密集区（断面7）保持稳定。现行RGV法规中5 m/年的严重侵蚀阈值（R_5-5）在多数断面未被触发，但调整标准至R_4-4会使受影响海滩数量从6个增至15个。

4 讨论

研究揭示了西班牙海岸法规的三重矛盾：

1）MTD边界定义依赖历史极值却要求考虑CC；

2）静态侵蚀标准（如R_5-5）忽视海滩动态恢复；

3）技术准则（如5年周期）缺乏地貌学依据。团队提出的概率框架将管理决策与气候情景直接关联，例如：

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  对季节性服务授权采用PS/OS双轨评估

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  用50%概率线替代单一确定性边界

5 结论

这项研究为海岸带适应性管理提供了可操作工具，其核心创新在于：

1）通过随机集理论将法律条文转化为可计算的概率指标；

2）揭示40%海滩的"季节性濒危"特征，挑战传统保护范式；

3）证明当前MTD_5-5标准对参数变化极度敏感（±30%面积波动）。未来应修订法规以纳入概率化、时段明确的评估标准，这对全球沿海城市具有示范意义。