抽象性

并用多方法方法综合站降水数据与存档报和政府记录暴洪频率变化或洪水报告对新加坡社会的影响记录并预测新加坡降水预测与前(1984-1999年)段相比,报告暴洪频率大增;(二)这些暴洪与局部化的暴风雨事件同时并发;(三)近年来暴风雨强度和频率也更高;(四)洪水导致低人伤亡,但保险损失索赔经济成本高新加坡目前易受洪水影响的程度较低, 原因主要在于持续成功开发基础设施、大洪水监控和有效的咨询平台实现全局洪水管理然而,我们的结论是,未来脆弱性可能因物理接触气候变化引起的压力以及通过快速人口增长对人口敏感而增加预测这些变化对保持新加坡对水文气象危害的高应变能力有潜在帮助

开工导 言

自20世纪中叶以来,从农村(或非开发区)向城市(开发区)逐步和大规模迁移,加之迁移的物理后果,一直是人类时代的一个特征[一号..这个都市化进程超乎寻常的全球范围自2007年以来,全球50%以上的人口居住在城市中,人口预测显示,未来十年非洲和亚洲主要城市的城市化率将继续加速[2..显而易见的结果是改变土地使用和土地覆盖物(LULC),通过人类直接修改各种陆地表面(如森林生物群落砍伐和河道堤防)明确显示这一点。LULC最清晰地说明LULC转换发生在城市内部和其他大型城市群中,在那里建筑和道路以及人类经济活动活动直接但无意中影响气候特性,如近地温度和风速局部或区域空间尺度[3..

除城市内高温观察无处不在城市热岛效果4LULC通过城市化变化还改变表层和上覆大气的水文气象过程举例说,UHI和与城市相对农村环境以及城市新陈代谢过程(即通过工业和车辆排放)产生的较大浮质排放相关联的粗糙度增加,有可能影响城市降水特征在若干实例中,这些结果导致全市城市诱降水频度、广度和空间异性明显变化5区域尺度6..地表清除植被并随后用混凝土和沥青表面替换通常会减少城市土壤渗透度和渗透性现有的城前分水岭和排水网络也可能通过运河化或下水道系统实施人工改变和管理城市水文学净结果如下:(一) 局部截取、渗透、渗透、延时和存储通过土壤中的表层稀疏和(二) 地表径流量增加、峰值流和流变化7..大都市无序扩展加上相当量土壤密封或表层防水也与城市洪风险增加相匹配高强度降水事件、排水量和径流量可能超出运河和下水道系统容量,导致本地化池塘或暴洪事件延时下降还可能降低建议或暴洪警告对洪泛易发区居民的有效性

赤道(1°N104°E)岛-新加坡市一号)受热带雨林Köppen公元前有两个独特的季风季节,一个夏令营(通常为6月至8月,风大都来自南方或西南方),另一个冬令营(一般为11月至1月,东风大都来自东北)8..雨量充裕无奇旱季(指全年降水量~2500毫米yr^一号脱机平均年频率~180雨日y^一号)自1965年独立以来,新加坡经历了大规模自然转换(即低地雨林和沿海红树林)和农业转换(即小型自给和种植农)LULC实现大都市化,100%的人口居住在建设区从1955年到1998年,(一)农场总面积,(二)沼泽和潮汐面积和(三)森林表面覆盖率从~35%下降至<10%,原因是转换成全新加坡市积面[4..南向土地开垦主岛也反映了这种改变,自1960年以来土地面积大幅增加近25%(表二一号)

新加坡广泛的城市化一直是协同研究LULC变化对气候影响的重点,特别是UCI九九和气溶胶污染10..量化地说,较少调查城市降水特征,但过去研究显示一些有用的洞察力例如,Chatterjea研究LULC变异对表层水文循环的改变11..她评估了前林地覆盖物清除为建筑和道路提供方便如何导致这些新清理点沉积物和径流生成量大幅增加,特别是常短时高强度暴雨,赤道气候典型

新加坡相对广博的气象站网络(与其他低纬度城市相比)利用了其他一些研究,从而得以详细分析微小时空解析法满大同秦12,13由49个雨量计组成的全岛网络获取30年时每日数据,通过概率分布和站点数据空间相关性检验新加坡降水方方面面,双重目标为理解新加坡雨量在不同时空分辨率上的变异性相对高质量降水数据也可以用于模拟验证研究万德14使用WRF测试模型性能模拟2013年6月新加坡极端降水事件模型结果显示,局部重降水产生于天气系统(例如夏季)与开发良好的中尺度对流系统(例如因区域地形开发沟线)的交互作用

最后,Beck等[15依据1980-2010年30个站的数据全面审查新加坡降水机制,发现日间和季节性变化受厄尔尼诺南方涛动远程连接变化的影响厄尔尼诺年份年降水量明显下降很可能在夏季(西南)季风期间发生,1997年发生的极端厄尔尼诺事件反之,拉尼娜年份季节性降雨量往往增加,晨区暴雨事件比典型下午对流暴事件更频繁也注意到最近显著趋势降水事件越发极端暴风雨频率和平均雨量强度均增发现与政府机构环境水资源部委托的前一研究一致,该研究审查了新加坡在相应时间段内极端降水变化情况[16..

尤其令人感兴趣的是气候变化的影响对预测新加坡降水机制变化的影响温度提高势必增加水蒸气量,基本物理气候学、实证观察数据以及数值气候模型模拟都证实了这一点[17..水蒸气增加导致降水量增加,即使全年降水量略减18号..东南亚内评估区域降水量变化的程度因观察站空间分辨率普遍差而受阻,但可用数据表明,在湿冬(旱夏)季风季节发生更多强暴19号..未来区域降水量变化基础相对强健季风降水极量预测中期增量基于联想模型互比项目第五阶段(CMIP5)20码95%模型显示重季雨事件频率大增

最近曾尝试用HadGEM3-RA区域气候模型动态缩放CMIP5全球模拟以代表集中路径8.5和4.5假设法为基础审查以新加坡为中心的地方性气候变化影响21号..2100前新加坡平均年降水量在RCP两种假想下都可能受自然变异支配,但大多数建模模拟确实显示重降水事件强度和频率都呈上升趋势,湿冬(旱夏)季风中季节平均降水量向上(向下)趋势[22号..

讨论下调季节性降水和干法/下水对新加坡的潜在影响23号至今似乎很少分析新加坡洪水事件变化模式与都市化和降水模式相关变化变换水文气象过程与新加坡大规模城市化率隐含的社会经济条件变化并发时,对系统产生冲击脆弱点系统易遭受特定危害的程度)对城市整体可持续性产生兴趣特别是,理解变化中的城区脆弱度-包括(一)物理接触变化降水模式以及城市从社会经济特征衍生的(二)敏感度和(三)适应能力-如何在时空间发展[24码..理解脆弱模式的推理将增强城市恢复能力自然危害能力(即城市承受极端水文气象事件休克或压力的能力)举例说,可以通过稳健决策适应危险实现[25码..对隐式风险反应欠佳的市政府往往有低效和无效策略提高人口脆弱性,例如亚洲台北市洪泛脆弱性26..

在此背景中,描述新加坡如何响应过去城市洪涝变化,该变化通过变换城市脆弱度构建,可能为其他城市提供有益的示例,供其在变化城市和全球气候中考虑并潜在应用本文探讨新加坡洪水模式如何随时间变化,记录新加坡洪水历史, 检验(一) 降水量数据及(二) 档案报和政府记录特别是,我们有兴趣记录是否变化明显表现为暴洪频发或洪水报告对新加坡社会的影响第二,在城市脆弱性方面,我们研究并讨论根据新加坡未来城市开发轨迹而可能发生的洪水预测影响,同时预测各种空间尺度降水变异

二叉方法论

记录新加坡洪水历史规模时,我们使用数个数据源第一,我们从1956年到2015年获取时温数据,记录地点为昌吉机场气象站(新加坡东端),由国家气候数据中心提供自1984年1月起,该站被指定为官方世界气象组织(气象组织)新加坡气候站后导出降水强度数据分析直接与报告洪涝事件相关风暴第二,我们检视本地报纸和政府网站有关新加坡洪水的归档数据本地英文日报记录上有关洪水的报文海峡时报原创建于1845年,文章很容易通过大型数字归档存取28码..

大报档案库使我们能够搜索新加坡洪水事件,认为值得报告以维护公众利益,例如洪水造成或造成人员伤亡、财产损失和交通中断,原因包括道路淹没、滑坡或暴风树下降与逐步增加报纸空间相关的潜在归档数据问题可能使近年来更多洪水报告成为可能(即过去可能少报洪水),但我们认为,这种方法使洪水分析直接切合研究社会脆弱性和抗灾能力,而不只是研究长治降水数据中大强度暴雨可能不转化为具有重大社会影响的洪水尽管如此,我们承认这一限制,特别是在1965年以前显而易见的低洪水报告方面。

1892年12月至2015年12月共获取并整理262封存档文章,使用搜索词“Flood+Singu取时雨深度和强度基于洪泛报告有问题,原因有二第一,文章没有明确说明每次雨或风暴事件的持续时间:即只报告总雨量第二,报告的一些降水数据来自距离洪水撞击发生地较近的天气站,而不是长治尽管如此,我们比较最近洪涝报告风暴规模,该风暴规模不超出长治记录数据范围范围,以确定造成洪涝的降水量是否也在气象组织记录台测量数据库报文中提及的人员伤亡和财产损失说明,以及洪水是否被明文描述为“暴洪”,也记录下来

评估建洪数据库质量时,我们还检查公共事业局网站最近(2000年后)维护的洪水公开记录29..新加坡公共水局是MEWR权限下的国家水局,负责管理水基础设施,包括暴水排水处理和污水处理部分作用在于管理水资源,包括:(一) 与相关利益攸关方一起规划新开发前的适当排水量;(二) 确保开发遵循业务守则,规定适当的排水量需求,例如建筑物和地下设施入口最小平台和顶层;(三) 持续扩展、加深和维护现有排水沟和运河;(四) 实施全岛监测和洪检系统,并广泛传播洪警告30码-32码..整体整合对LULC变化有相关影响的其他政府机构是PUB水资源管理的强项特征通过总投资20亿新元(>14.2亿新元),PUB将新加坡易洪区从1970年代的约3200公顷大幅下降至2015年的约34公顷,并大力土地和排水管理[三十三..新加坡市面增防水法改变主流水文气象机制, 即城市洪泛频率增加

PUB还简单非气象定义暴洪,即局部洪涝(因暴雨产生),紧接排水池内受约束,并一小时内下沉34号..与美国国家气象局建议的定义相似,该定义将暴洪定义为“几小时内(通常不足6小时)发生重雨或过度降雨、大坝或流水失效或突然释放冰封水的洪流。”35码..定义中隐含的共同特征是,新加坡暴洪与短时强暴事件相关联,暴雨导致暴水峰流增加,特别是在建设或低洼地区,如果暴潮条件高时发生,暴水峰流尤其恶化。特此使用暴洪定义

3级结果

3.1.1892至2015年新加坡洪水历史水文气象汇总

通过归档数据库共列出从1892年12月至2015年12月的262起洪流事件2)或相关媒体文章或PUB归档中明确提及,1965至2015年间,这些洪水经常发生,新加坡是一个独立的国家。五十年期间,媒体档案中共报告212起洪涝事件,只有7年没有记录有新闻价值洪涝事件表示每年约4.2报告洪水64报告洪水或这五十年期间所有事件30.2%被定义为暴洪

数据库小部分洪水报告(56%)发生在两个季候风中,36%发生在冬季季候风中,20%发生在夏季季候风中。冬季季风洪常因长风暴事件产生 降水强度相对较低当报告时,暴风雨持续时间介于2至48小时之间,平均时强度为~20.2毫米^一号.相形之下,夏季季风洪发自相对较短的暴风(2-7h),平均强度略高(~39.3mh^一号通常产生于新加坡西马六甲海峡前海沟开发暴风事件期间同时发生的高潮条件在数据库中也明确提到34次洪水是洪涝成因1984年发生水灾最多(18次,其中10次划为暴洪),该年区域条件弱发值得注意的是,1984年新加坡年均降水总量高于平均数(~2900毫米,而1961-1990年常量为2150毫米)。

最近似乎有明显的向更多暴洪过渡 新加坡相对非暴洪数据历时16年的暴洪频率分析-自1984年开始的前段,即时首发使用“暴洪”海峡时报直至1999年和2000至2015年现代受独立样本异差约束 测试报告暴洪频率中是否存在差异暴洪频率大相径庭 辨识级当代 , 95%CI=1.424.83比前段 , 95%CI=02.20相形之下,前列所有洪频方式没有显著差别( , 95%CI=3.037.35 , 95%CI=3.247.88周期现时报告暴洪频线性趋势增强也很明显( 中图2与前一时期弱下降趋势相比尤其如此。

暴洪-至少那些对新加坡社会有显著影响的暴洪-最近地方记录报上报道-正变得更加常见城市暴洪频率增加通常可归结为LULC转换导致暴水峰值较早化,即延时延后时间增加,在所有降水事件期间地表径流和排水量相对于渗透量增加更频繁暴洪中的通信应同样适用于新加坡,特别是表内记录到的快速LULC转换和增加人口一号.由PUB实施的有效城市暴水排水管理,包括水路、排水管和水库大通网共8000千米长37号似乎成功减少土地覆盖物变化增加径流的影响,但档案中相对频繁洪事件的影响并非如此

记录中报告暴洪增加除快速城市化外还可能因其他原因产生可能因降水模式的长期变异驱动这些局部洪涝事件山洪暴增与MEWR先前对新加坡所见变化降水动态数据分析相匹配16..具体地说,每小时最大降水量和大风暴频率都定义为70毫米以上的每小时总降水量,自1980年以来每年分别大幅增加约9.8毫米和1.8天/十年(图示)。3)更频繁、更密集的降雨事件记录不在此调查,但这一趋势与降水模式预期变化相匹配[全球范围增温17..

3.2新加坡洪水关键方面

数据库中与每起报告洪水有关的具体特征可见辅助材料(补充材料表S1在线提供http://dx.doi.org/10.1155/2016/7159132)!特选洪涝事件因死亡、伤害、基础设施破坏和运输中断而明显降水强度和/或直接影响到新加坡社会,按时间顺序列于表2.洪水的三个方面显而易见报上报导的雨量与长吉气象站记录的不同常观察差异在2000年后当代洪事件中显而易见显示最近的降水事件-至少那些导致显著洪涝事件的事件,包括2013年6月暴风雨和由Vaid模拟的洪水14似乎比全岛空间范围更局部化或“spatchy”即常治降水强度不接近媒体文章所报道的量

表S1报告1984年以后171次洪水(时常治站被视为官方记录站),共有36次洪涝事件在常治没有记录降水(2000年之后13次事件)。此外,表2中2000年水灾列表2表示常治测量降水量往往远小于新闻档案中报道的距洪水事件近距离降雨量标尺的量值即洪水危险分析或全然基于记录站气象数据规划新加坡洪水管理可能导致这些孤立风暴的关键省略

第二,在上升或高潮条件期间发生的85次现代洪涝中,有15次相对较低,这可能显示PUB对洪涝管理的广泛投资是有效的这些措施包括将现场暴水拘留槽纳入楼主建码中[38号开发并建设城市暴水分流运河,例如2010年6月影响中新加坡的一系列洪水后设计并搭建的Stamford分流运河三十九和潮门泵过量暴水流出海 甚至在高潮条件下,例如 南新加坡Marina区40码..

第三,与相邻东南亚国家相比,例如2011年10月至11月泰国洪水,500多人死亡41号新加坡洪水冲击相对小于人员伤亡例如,1978年档案中最严重的洪泛中报告7例死亡,512.4毫米雨滴24小时(Per)海峡时报媒体以其他语言发布报告显示八例死亡因1978年洪水而死档案中所有洪流,特别是1965年以后洪流造成的相对较低死亡人数,这显然可归结为PUB水管理实践。这不仅通过洪泛易发区大通路和快速洪检测仪表和监测开发有形基础设施,而且还通过媒体平台广播建议,即(i)警告公众暴洪和(ii)就有关个人行动方向提供建议[42号..反之,洪泛对水损财产和运输中断的影响更大,因为地表路淹没这一点最明显地表现在2010年新加坡岛中心区发生的一系列洪水中,该中心区大多数商业区都位于其中。未报告人员伤亡,但100商店和48辆汽车在暴风雨淹没公路上遭受重大财产损失,2010年共23新元(1 630万美元)保险索赔(253新元(1 800万美元)2015年)43号..

4级讨论:新加坡未来城市洪水脆弱性

档案分析强烈显示PUB综合水管理方法在过去50年中基本成功应用LULC快速变换城市频繁强暴事件,但洪患大都通过有效适配技术最小化效果,特别是低报人命损失城市脆弱性分析4)尽管物理接触量较高(例如变化降水模式)和增强敏感度(例如人口密度提高)导致潜在大规模影响,PUB行动有相当强的适应能力,大大降低了新加坡城市易受洪患的脆弱性。净结果显示新加坡系统恢复能力最小化当前洪涝相关影响和风险,尤其是历史条件

脆弱模式图解4表面隐含静态,不应被视为静态温室气体排放量增加导致水文循环加剧,因此应关注东南亚降水机制如何改变,如模型化和描述的降水机制22号将改变城市对洪水的脆弱性除增压温室气体对区域降水的直接影响外,进一步复杂之处是最近的研究表明极端ENSO频率44号和印度洋二极事件45码有可能修改到2100远程连接对区域降水模式变化有相当大的历史影响8并可能加剧条件偏向强降水导致洪泛未来评估洪患脆弱性和应变能力时应考虑这些物理接触因素带来的不确定性增加问题。

另一重要考量应侧重于海平面上升及其对新加坡洪水的影响黄家宝46号分析1974年2月异常高潮事件对新加坡低地的局部冲击,表示潮门对减低暴水排水通道效率最小化潮流的重要性提高新加坡抵御城市洪涝能力这些清晰适应措施是根据气专委AR5 SLR预测开发的,例如,复用土地比新加坡最高潮位高2.25米[47最近的AR5研究显示,该物理接触因子可放大大陆冰原融化潜在加速分析,例如西南极48号,49号提高未来SRR比稳妥气专委高的可能性17估计,并随之对城市洪泛脆弱性产生消极影响

除物理接触因素外,新加坡未来人口增长变化将影响其对洪患敏感度城市化率预计未来几十年不会下降广泛的市规划已落实到中期,LULC使用至2030年50码并准备在同一时间段人口增长,预测最大值为690万51号..净结果可能是人口密度大幅提高,以及易发生暴洪事件并需对洪水管理进行大量投资的地区。人口对水文气象危害的敏感度极有可能受到负面影响。

这些因素的推理是,目前城市洪涝适应能力净正数必须保持,如果不改善的话,以确保未来对新加坡洪涝环境的低脆弱/高恢复力持久存在PUB方法,如前视排水改善加定期基础设施维护,大都成功,今后很可能需要大尺度处理。预测基于本文件脆弱框架的影响可能是朝此目标跨出的良好步子基于上述因素的复杂性和不确定性,尚不确定智能城市设计与城市管理-甚至在新加坡成功应用-能缓冲洪涝的负面影响

5级结论

本研究综合档案记录和气象站数据分析,研究历史洪患对新加坡主要城州的影响综合方法使人们能够深入了解洪泛影响,而仅研究气象数据研究则排除了洪泛影响。关键结果显示,以新加坡为例,洪水模式随时间推移而改变近些年来,档案数据中暴洪相对于非暴洪的发生率似乎在增加,MEWR分析的气象数据指出[16快速洪涝综合有效管理似乎减轻了暴洪的影响 PUB提高新加坡易受此灾害影响的适应能力

新加坡过去50年来降低易受洪水灾害影响的脆弱性并增强抗御能力的步骤可作为一项案例研究由快速城市化的其他城市或城市州研究特别是,整体整合决策和有效的水资源管理同时最小化风险并最大化抗洪能力由气候变化改变区域水文条件并未来改变新加坡人口组成可能导致需要采取进一步的预测性措施以保持市府抗洪能力

竞技兴趣

作者声明他们没有竞技兴趣

感知感知

论文的主要驱动力来自作者与Dr.艾伦齐格勒博士RobertWassonNUS和MsClaire Kennedy(AONBenfield)2015年2月艺术社会科学学院环境集群和AONBenfi作者衷心感谢这些个人的建议WTLC研究得到NUS通过研究Grant R-109-000-162-13支持

补充素材