對於有些人來說，氣候變化似乎是子孫後代才需要麵臨的問題。但對於許多沿海城市的居民來說，未來已經到來：海平麵正在上升，全球氣候正在變暖，破壞性的大洪水時有發生。而且隨著時間推移，這個問題隻會變得越來越糟。最新研究表明，到2100年，美國東海岸和海灣沿岸60%的海濱社區可能會經曆氣候變化引發的慢性洪水侵襲。
圖1：位於美國佐治亞州的80號高速公路在漲潮時經常被洪水淹沒，圖中是2015年10月份暴風雨過後洪水泛濫的場景。
而應對洪災的方法似乎很簡單：隻需要建立起足夠高大的海堤和其他障礙，將海水限製在海灣中即可。但這些海堤可能會失敗。即使它們發揮作用，也會產生意想不到的負麵後果，比如傷害脆弱的沿海棲息地以及生活在其中的動物。
東卡羅來納大學環境學家和生態學家蕾切爾·吉特曼（Rachel Gittman）表示："從根本上說，建造海堤阻擋洪水的概念本身就存在問題，我們不應該認為海堤總是能夠阻擋住洪水侵襲。"
圖2：2013年，衝浪者正在加州索拉納比奇的沙灘上散步。他們正走在阻擋海洋肆虐的海堤之下，海堤有懸崖支撐，上麵就是居民住宅。
好消息是，海堤並不是我們唯一的選擇。環境科學家和工程師們已經設計了一係列巧妙的方式，以防止沿海洪水的侵蝕作用。比如具有滲透性的人行道，允許洪水滲入地麵，而不是留在地表遊泳池中。包括吉特曼在內的許多專家都相信，這些舉措和其他"環保"方案將是挽救沿海社區的關鍵。
"硬防禦"VS"軟防禦"
人們很早以前就學會鑄造海堤（保持土壤的垂直牆壁，可防護海浪侵襲）和護牆（岸邊和懸崖上的傾斜結構）來防禦沿海洪水。美國14%的大陸海岸線都被這些堅硬結構所覆蓋，而且這個數字正在上升。按照目前的速度計算，到2100年，美國將近1/3的海岸線將被這些"硬裝甲"覆蓋。
但這些"硬防禦"方案也引發許多問題。首先，它們無法完全阻止波能的侵襲，隻能將海浪簡單地偏轉到鄰近區域。因此，如果海浪總是沿著某處海堤進行衝擊，它們的能量也將被轉移到鄰近的海堤上。這意味著，這些海堤承受的波能襲擊更大，即使精心建造的海堤也容易失敗。例如，當波浪侵蝕海堤底部的土壤或沙子時，就有可能導致其倒塌。
其次，打造"裝甲海岸"也會讓環境付出代價。這些海堤會危及脆弱的沿海棲息地，並減少生物多樣性。吉特曼說："最終，我們可能失去生物喜歡的複雜結構。畢竟海堤隻是一堵牆，它不能提供任何棲息地功能。"吉特曼認為，更好的方法是創造所謂的"活體海岸線"。這種方法包括各種"軟"護岸技術，主要涉及天然材料技術。
"活體海岸線"的構成可以挑選特定地點。對於海水相對平靜的海岸，最好的辦法就是部署吸水鹽沼，並用岩石、裝滿牡蠣殼的袋子或用椰子纖維製作的"原木"強化海堤。此外，海岸線附近還可以大量種植紅樹林，因為紅樹林的根能紮根在淤泥中，形成更牢固的根係結構。
圖3：這處海堤直接與Frisco的天然濕地海岸線相連
東北大學海岸科學家史蒂芬·塞弗斯（Steven Scyphers）稱："建設活體海岸線首先需要充分了解海岸線的自然條件。"他補充說，建設"活體海岸線"的過程很可能就是簡單地恢複曾經存在的東西，無論是牡蠣礁、珊瑚礁亦或是其它活的防禦設施，以抵消海浪衝擊的力量。
隨著時間的推移，植物、根莖以及珊瑚礁也會不斷生長，進而讓新的海岸線防護堤變得更穩定。這也帶來了許多好處。鹽沼和紅樹林可以捕獲沉積物和有機物，使它們在高海拔處生長，加強防止洪水泛濫的能力。同樣，牡蠣礁生長的速度可能超過海平麵上升的速度，使它們將來能夠繼續保護海岸線。
根據國家海洋和大氣管理局公布的數據顯示，4.5米長的沼澤地就能吸收50%以上的波能。很難對"硬防禦"和"軟防禦"措施進行直接對比。但吉特曼的研究表明，濕地保護海岸線的效果比海堤明顯更好。在對北卡羅萊納州三個沿海地區的調查顯示，颶風艾琳（Hurricane Irene）損壞了76%的海堤，而受沼澤保護的海岸線卻沒有遭受破壞。
當然，"活體海岸線"也並非能夠適合所有地區。吉特曼表示，要想保護紐約免受強大風暴，比如颶風桑迪（Hurricane Sandy）的破壞，就需要建立長達數公裏的自然棲息地，包括牡蠣礁，以分散巨浪的衝擊力。但在類似情況下，自然保護和人工保護相結合也能起到很好的作用。
"綠色裝甲"
塞弗斯說，如果海岸線已經受到"裝甲"保護，該結構可以通過添加自然成分加強。阿拉巴馬州自然保護協會正在沿著海岸線地區使用方形的鐵絲籠加固海堤。隨著時間的推移，沼澤植物會穿透鐵絲籠生長出來，形成植物斜麵，以減少海浪對海堤的衝擊。
如果"活體海岸線"可以幫助保持沿海社區避免海水侵襲，那麼如何應對天上的降雨？除了海平麵上升，全球變暖預計將增加暴雨的強度和頻率。這意味著將發生更多的局部洪澇（當降雨超過城市排水係統）和河流洪水（當河道決堤）。
耶魯大學林業學院助理教授、景觀設計師以及城市生態學家亞曆山大·富爾森（Alexander Felson）表示："如果我們有不同模式的城市防護措施，我們就不會有這些問題。我們所要做的就是，將不透水的表麵變成水文自然景觀。"
富爾森還說，綠色基礎設施可以幫助減輕洪水影響，雖然目前大多數城市地麵都被瀝青或其他不透水的材料覆蓋。就像"活體海岸線"那樣，綠色基礎設施包括許多係統，但基本上都是自然設計以便吸收雨水，並將它們排入地下。
一種簡單的綠色基礎設施是雨水花園，實際上就是直徑為30到90米的"大碗"，裏麵有泥土（通常是粘土和沙子）、植物和其他覆蓋物。這些小規模的設計可以收集來自房屋或小型建築物的雨水，以便它可以蒸發或被植物吸收，最終以水蒸氣的形式返回大氣層。
在有些社區，創建更大版本雨水花園更有意義，它們被稱為生物保留花園。富爾森最近在康涅狄格州的布裏奇波特發起類似項目，他說："在我們的項目中，生物保留花園此前屬於濕地，我們打洞鑽透粘土層，以增加滲透性。"此前周期性地充滿雨水和洪水的地方如今變成了一個完整的濕地，同時還可充當野生動物的棲息地。這既有經濟意義，也有生態意義。正如富爾森所說："你能做的最便宜的東西是恢複自然排水，並創造可被淹沒的城市空間。"
為了進一步提高城市處理洪水的能力，雨水花園、生物保留花園以及生物沼澤（傾斜的景觀特征，可以將水排到植被填充溝中）可以利用其他的綠色基礎設施進行補充。
圖4：Bogue Banks一棟房子前的"活體海岸線"（花崗岩框架+鹽沼，都是天然材料）
綠色屋頂和牆壁覆蓋上綠色植被可以減少建築物的雨水流量。在地麵上，混凝土和其他不透水的表麵可以用堅硬但多孔的表麵代替。名為Topmix Permeable的新混凝土產品吸水能力非常強，每分鍾大約吸水880加侖。這意味著，雨水不會聚集在停車場和路麵上，而是會滲入地下。富爾森表示："隻需要增加樹木的數量，就可以增加城市蒸發散熱效率。"
真正的問題
雖然"活體海岸線"與綠色基礎設施在應付多餘水量方麵十分有效，但它們無法從根本上解決沿海洪水泛濫問題，路易斯安那州和馬裏蘭州社區受到的影響尤其嚴重。Union of Concerned Scientists的氣候專家珊娜·伍德瓦爾迪（Shana Udvardy）表示："這些州位於美國沿海地區海拔最低和最平坦的地方，那裏的土地正在下沉，而氣候變化隻會加劇這些地區和類似地區的困境。"
研究表明，如果全球海平麵在未來20年內上升1.22米，那麼長期被淹沒的社區數量將從今天的90個增加到170個，超過100個社區多達25%的宜居土地會被被淹。按照這種假設，到2100年, 490個社區將長期被淹。如果海平麵上升1.98米，670個社區將被長期淹沒，包括波士頓、紐瓦克、羅德岱爾堡、洛杉磯以及紐約5個區中的4個。
伍德瓦爾迪補充說："在更嚴重的情況下，冰川融化的速度可能越來越快。社區不得不做出艱難的選擇：要麼使用海堤、活體海岸線或綠色基礎設施來防禦洪水侵襲，要麼抬高房屋建築高度以應對洪水泛濫，甚至完全撤離洪水易發地區。但是也有其他選擇來保護我們的城市，即改變我們的集體行為來減緩氣候變化的速度。
如果全球大幅削減碳排放量，並將氣候變暖限製在工業化前2攝氏度以上的水平，那麼在本世紀內，將有約380個美國社區從長期泛濫的洪水中解脫出來。正如伍德瓦爾迪所說："幫助沿海社區的最好辦法就是執行巴黎氣候協議，並確保減緩全球變暖速度。"
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