作者:段歆涔 来源:中国科学报 发布时间:2014-4-14 9:53:08
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三角洲计划:扼住洪水的咽喉
多国科学家联手应对孟加拉洪灾

 
孟加拉国会受到上帝的眷顾。但留给科学家的时间不多了,我们要抓紧解决这些实质性问题。
 

2009年,孟加拉国居民试图重建一个被热带气旋艾拉摧毁的拦洪坝。图片来源:Espen Rasmussen/Panos
 
2009年,由热带气旋艾拉引起的一场海啸袭击了恒河、布拉马普特拉河三角洲地区。高潮涌浪冲毁了一座小岛上的堤坝,而这里是1万个家庭的家园。洪水席卷了农田、村庄、马路和超市,很多居民不得不迁至附近的城市。但仍有大批居民生活在临时安置所,公共卫生设施的缺乏及隐私无法得到保障等因素导致了疾病和犯罪。
 
2011年,在一次实地考察中,美国田纳西州纳什维尔市范德堡大学地球和环境科学家Steven Goodbred路过此地。他和学生惊讶地发现,仍有上千户家庭生活在水淹的村庄中——大多住在帐篷和摇摇欲坠的临时避难所中。毁塌的堤坝并没有得到妥善的修复,居民赖以生存的家园已经变得不适合居住。Goodbred说:“到处都是泥,我从未见过如此破败的景象。”他决定探究小岛周围的堤坝(荷兰语中称其为Polder 32)被侵蚀的原因以及为何一次规模相对较小的风暴会对其造成如此大的损毁。
 
这种灾难在孟加拉国并不少见。孟加拉国处在低洼的恒河—雅鲁藏布江三角洲地区,其总面积约为6000平方公里,是世界最大的三角洲。平均来说,孟加拉国每年有6000人死于风暴和洪水。1991年4月,一场几十年来最严重的强热带风暴袭击孟加拉国,造成十万多人死亡,数百万人无家可归。
 
科学家预计这种风险将不断攀升。全球变暖导致海平面平均每年上升2~3毫米,这使得恒河—雅鲁藏布江三角洲地区变得更加危险。孟加拉国现有人口1.5亿,预计到2050年将再增长5000万人,该地区的人口密度正变得越来越大。
 
一些悲观预测显示,到本世纪末,数百万孟加拉国居民将不得不面临迁移的命运。然而,以Goodbred为代表的科学家仍看到一线希望。上个月,孟加拉国和荷兰携手出台了孟加拉国三角洲计划,旨在保护当地居民免受洪水侵扰。现在,研究人员正努力探究三角洲地区快速下沉的原因,试图找到抵御甚至阻止洪灾发生的最好方法。
 
不断下沉
 
恒河—雅鲁藏布江三角洲地区是喜马拉雅山脉的“垃圾堆积场”。随着风和雨水对山脉的侵蚀,每年有大量裹挟着数十亿吨沉积物的河水涌入孟加拉湾。2009年的一项研究显示,在21世纪的头10年,85%的世界上最大的三角洲地区饱受严重洪涝灾害。
 
孟加拉国先前的防洪努力收效甚微。1990年,首个防洪行动计划要求沿主要河流修建堤坝,在此后不到10年的时间里,新建的堤坝总长达3500公里。2000年,孟加拉国把重心转向建更多的避难所和提升预警系统,但即便如此,约3/4孟加拉国居民仍饱受洪灾之苦。
 
一个主要的问题在于,三角洲地区每个位置的情况大不相同,而政府却没有意识到这一点。在某种程度上,达卡市(孟加拉国首都)的堤坝可能起到了保护作用;但Polder 32也许并未发挥作用。科罗拉多大学波德分校地质学家James Syvitski说:“把如此大的三角洲简单视为一个整体是错误的想法。就地面沉降率而言,监测方法和地点的不同可能导致你得到15个不同的答案。”
 
例如,三角洲东西部的情况就有显著不同。西南部特别容易受到海水泛滥和海水入侵地下水的影响,当地的水因而变得不适合人类饮用。参与起草孟加拉国三角洲计划的瓦赫宁根大学水资源管理专家Catharien Terwisscha van Scheltinga说:“研究人员需要量化并理清这些复杂情况,这样才有助于政策制定者解决问题。”
 
卫星数据显示,三角洲地区的下沉速度约为每年8~18毫米。但这些数据需要结合正在开展的地面测量研究综合判断。纽约州哥伦比亚大学拉蒙特—多尔蒂地球观测站地质学家Michael Steckler已经安装了一个由全球定位系统(GPS)接收器组成的网络,以监测2003年后的下沉速度。他目前观测了约20个地点,其中包括Polder 32。到目前为止,研究显示,西南部的沉降速度是每年约9毫米,而东南部约为每年2~4毫米。但被观测地点的数量较为有限,且很多并不是受灾最严重的地区。
 
惊天动地的变化
 
不管目前的沉降速度是多少,这些都没有反映出问题的全部。2010年,德国布莱梅大学地质学家Till Hanebuth在孙德尔本斯地区发掘出数十只古代窑炉。该沿海地区是皇家孟加拉虎和红树林的家园。这些窑炉是300多年前的制盐工具,处在当时冬天平均高潮面之上。现在它们被埋在低于海平面1.5米的位置,意味着沉降速度约为每年5毫米。
 
Hanebuth认为地面并不是以一个缓慢、恒定的速度在下沉,其更多地受到一连串和大地震或飓风有关的突发事件的影响。充斥着泥的树桩表明,1676年和1762年的强地震袭击该地区时,大批红树林死于洪灾。Hanebuth 表示,1762年发生的8.8级地震引起东南部城市吉大港下沉了数米;孙德尔本斯地区也下沉了至少20厘米。
 
在研究工作开展一年后,Goodbred和团队回到了“遍布”GPS接收器和测量工具的Polder 32。他们发现,在过去50年里,相对于堤坝外的地面,Polder 32下降了整整1米。除此之外,当地从事养殖业的农民在堤坝上钻孔,将来自沿海河流的咸水输送至鱼种场的孵卵处,此举进一步削弱了堤坝。
 
未来举措
 
所有这些信息都将融入到三角洲计划中,该计划将在未来的两年半由荷兰—孟加拉国政府部门、科研机构、工程顾问联合起草。荷兰承诺先投入700万欧元(约合970万美元)用于研发该计划。孟加拉国规划部经济部门负责人Shamsul Alam说:“荷兰在此领域的经验是无价之宝,是我们防洪工程的巨大推动力。”
 
Van Scheltinga表示,科学上的不确定性使得决策者很难确定何种类型的投资是合适的,投资多少钱是合理的。但至少有一些问题人们已经找到了解决之道。Goodbred说:“尽管我们刚开始了解三角洲的基本情况,但我相信未来我们会做得越来越好。”
 
在沿海农村地区,一个可行的措施是回归20世纪60年代前该地区修建的一类低矮且灵活的堤坝。当地人可以在干旱期加高堤坝以挡住咸水,在雨季降低堤坝使沉积物正常沉积。1990年孟加拉国防洪行动计划咨询顾问、英国地理学家Hugh Brammer也表示,这种灵活性高的堤坝非常必要。他说:“有时必须允许潮水涌入堤坝内,这样沉积物才能沉积,堤坝才能免于日后下沉的命运。”Brammer认为,这些地区的住宅应建于堤坝以上半米或更高的位置,以免受洪灾侵袭。
 
Brammer指出,最紧急的任务是将恒河水引入三角洲西部地区,这样居民才能在枯水季节获得饮用水。2008年,孟加拉国政府承诺考虑该调水方案。但由于这一巨大工程需要高昂投入和完备的可行性研究,因此目前仍在讨论中;Alam表示, 该调水方案不太可能立刻实现。
 
Alam说,还有其他更便宜的方案。孟加拉国水稻研究所科学家已经研发出能种植在易受水淹平原的耐盐性水稻。在沿海大城市,新住宅和公共设施可建在人为筑高后的土地上。在海岸附近,保护并种植树木有助于形成一片抵御风暴潮的缓冲区。
 
在孟加拉国2011年~2015年经济计划中,政府指定1200亿塔卡(约合15亿美元)——约占所有公共支出的4%——用于气候适应和灾难管理。绿色气候基金也表示将向三角洲计划提供经济援助。伦敦市国际环境与发展研究所气候变化小组高级研究员Saleemul Huq表示,制定一个成熟的三角洲计划需要在未来几年筹集数十亿美元。孟加拉国目前在经济发展和粮食救济领域每年能获得来自捐赠方的20亿美元资金,因此Alam说:“我们有理由相信能获得充足资金完成防洪目标。”
 
与此同时,Polder 32居民的生活正在慢慢恢复正常。尽管一些被损毁的堤坝未得到维修,但当地的大部分农庄、田地、企业正在搬至地势更高的地区。Goodbred相信,三角洲地区的居民会有一个光明的未来。Goodbred说:“孟加拉国会受到上帝的眷顾。但留给科学家的时间不多了,我们要抓紧解决这些实质性问题。”(段歆涔)
 
《中国科学报》 (2014-04-14 第3版 国际)
 
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