随着气候风险不断加剧、资本预算却日益紧张，交通机构在何处、以何种方式部署防洪措施，正成为基础设施规划中的核心难题。纽约大学坦顿工程学院的研究团队开发出一套计算机建模框架，专门用于在重大基础设施投资前，快速测试和排序数百种针对沿海风暴潮的地铁抗洪与韧性方案。

该模型由纽约大学坦顿工程学院联合哥伦比亚大学和普林斯顿大学研究人员共同研发，能够帮助纽约大都会运输署（MTA）在不同气候情景下模拟沿海风暴潮洪水，并评估“沿海屏障+车站级防护”等多种组合策略，从而找出投资回报率最高的方案。

这套基于物理机理的建模方法已发表在《交通研究》期刊上。模型可以在一台普通笔记本电脑上，用大约一分钟时间完成一次情景的洪水范围和经济损失计算。这种运算速度，使得对整个纽约市公共交通系统开展系统性韧性规划，对MTA而言变得真正可操作。

研究团队通过再现2012年超级风暴“桑迪”的洪水分布来验证模型精度。该次风暴曾淹没纽约市约150座地铁站，导致车站、隧道和电力系统修复费用高达50亿美元，此外还有因服务长期中断带来的巨大经济损失。

自那次灾害以来，MTA已投入约76亿美元用于修复工程，并在近4000处实施沿海风暴潮防护，包括抬升关键基础设施、加固地下地铁站出入口，以及在休·L·凯里隧道和皇后中城隧道安装防海水闸门等。

MTA气候与土地利用高级副总裁 Eric Wilson 表示：“保护我们的基础设施，以及依赖这些设施的纽约市民免受气候变化影响，是MTA的首要任务之一。像这样的创新工具，为我们提供了在建设前评估韧性投资的强大数据支撑，确保每一美元都真正增强系统能力，并保障数百万日常乘客的出行服务。”

该研究的第一作者、纽约大学坦顿工程学院助理教授三浦由纪（Yuki Miura）指出：“随着极端风暴更频繁出现、海平面持续上升，交通机构迫切需要可靠工具，在投入数十亿美元基础设施资金前，弄清防护措施在未来环境中的实际表现。我们的模型让机构可以在多种未来条件下，快速对比数百种策略，从中筛选出既具成本效益、又能应对不确定性的解决方案。”

研究团队与MTA及纽约市政府官员合作，利用模型的高速运算能力，对下曼哈顿（34街以南）地铁系统进行了多轮洪水情景测试。研究选取了截至本世纪末的13个代表性“压力测试”情景，每个情景都结合了超级风暴“桑迪”级别的风暴潮、预估的海平面上升水平，以及不同类型的防护组合。

建模结果显示，分层防护策略——即将沿海屏障与关键地铁开口的针对性加固相结合——可以在系统范围内以较高的成本效益显著降低洪水风险。例如，将下曼哈顿整段海岸线整体抬高两米（约6.5英尺），在中等海平面上升情景下即可阻止地铁系统遭遇洪水侵袭。

研究还分析了一种混合方案：在完成东侧沿海韧性防波堤建设的同时，仅封堵地铁约3500个开口中最关键的1500个（包括出入口、通风井、楼梯及其他进水点）。这一组合的总成本与封堵全部3500个开口大致相当，但额外带来的好处是：不仅保护地铁系统本身，还能为周边街道、建筑和其他基础设施提供沿海洪水防护。对MTA而言，其已部署的约4000处沿海风暴潮防护构成第一道防线，而东侧沿海韧性防波堤则形成第二道屏障。

分析过程揭示了一个看似反直觉的结论：洪水风险并非简单线性上升。相反，少数关键节点的局部薄弱环节，可能触发整个系统范围的连锁故障。这意味着，相比平均分散的防护措施，在少数关键位置进行有针对性的投资，往往更为高效。

除计算地上和地下的洪水深度外，研究还量化了地铁停运带来的经济影响。研究人员估算，如果今天再次发生类似超级风暴“桑迪”的事件，单就交通中断而言，曼哈顿的经济损失就可能达到55亿美元（不含修复成本），原因在于约40%–60%的纽约居民依赖公共交通通勤。该估算未计入MTA已实施的沿海风暴潮防护措施的减灾效果；这些设施在类似风暴中将被启用，从而降低因交通中断造成的经济损失。

在模型开发过程中，研究团队与MTA旗下的纽约市交通局紧密协作。交通局在兼顾安全保密的前提下，提供了包括隧道尺寸、车站容量、开口位置等在内的详细系统参数，为模型构建提供了关键基础数据。

三浦由纪表示：“我们非常重视与MTA的合作。他们的深度参与，对打造一个能够支撑基于证据的基础设施投资决策工具至关重要。”她目前在坦顿工程学院的城市科学与进步中心以及机械与航空航天工程系任教。

三浦补充说，团队正在进一步探索如何将这一框架嵌入长期资本规划流程，并将其拓展应用到其他面临气候风险的基础设施系统。尽管本研究聚焦纽约市，但该方法同样适用于其他拥有地下交通网络的沿海城市。