夏威夷大学马诺阿分校研究人员在一项最新研究中指出,随着海平面上升,威基基的洪水风险正在发生结构性变化:洪水不再主要由强降雨驱动,而将越来越多地由潮汐等海岸过程主导,进而提高公众接触受污水污染水体的概率。相关成果已发表于《Scientific Reports》。

研究团队表示,他们识别出两条在海平面上升背景下将变得更为关键的路径,均可能增加污染洪水发生频率与影响范围。夏威夷大学马诺阿分校海洋与地球科学技术学院沿海研究合作组织的气候建模分析师凯拉·山本(Kayla Yamamoto)称,现有威基基洪水管理策略“并不完整”,多数规划更关注风暴造成的地表破坏与经济损失,而对污染风险考虑不足。她表示,研究结果显示,污染洪水可能更频繁、更广泛,最终从“风暴事件”演变为更常见的情形,但目前缺乏有效管理策略应对。

在方法上,研究团队采用开源的物理机制洪水模型,模拟威基基多种洪水来源的相互作用。与仅评估降雨或沿海洪水的模型不同,该框架将降雨径流、潮汐驱动、浅层地下水行为以及雨水排水系统纳入统一模拟。

研究合著者、沿海地质学家谢莉·哈贝尔(Shellie Habel)表示,在极端降雨期间,高潮与阿拉瓦伊运河水位抬升可能叠加,导致受污染水体回流至低洼街道与人行道。她指出,随着海平面上升,未来触发类似洪水的降雨与潮汐强度不必像当前那样极端。

研究确定的两条关键路径分别为:其一,雨水排水系统回流,即阿拉瓦伊运河的污染水体在水位抬升时通过排水系统被迫倒灌进入威基基街道与公共空间;其二,地下水涌出,即浅层地下水将来自老化、泄漏的污水基础设施中的污水及其他污染物带至地表。

模型结果显示,在无降雨情况下,当海平面上升1英尺且出现极端潮汐时,雨水排水系统回流就可能发生;当海平面上升2英尺时,即便在潮汐较为平缓的日常条件下,也可能出现回流。研究还指出,当海平面上升4英尺时,地下水涌出预计也会在无降雨情况下发生,从而进一步提高污染洪水暴露风险。
为验证模拟结果,研究人员将模型输出与潮位计数据、运河水位传感器记录、地下水监测井观测,以及三次真实风暴期间的街道洪水照片进行比对。这三次事件包括:2021年12月一次50年一遇的科纳风暴、2023年4月一次中等风暴,以及2024年5月一次五年一遇的科纳风暴。
研究同时指出,阿拉瓦伊运河被认为是夏威夷污染最严重的水道之一,含有污水、重金属以及弧菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等病原体。研究提到,接触相关水体的风险已被证实,MRSA感染与夏威夷水体相关,每年估计导致该州约200人死亡。
研究人员表示,鉴于威基基是当地重要经济引擎,居民与游客与沿海水体接触频繁,预期中的洪水变化可能带来日益突出的公共卫生与环境压力。研究团队还称,这一问题不局限于威基基,许多沿海城市依赖河口水道排放雨水,同样面临基础设施老化、海平面上升与水体污染叠加的挑战。
山本表示,该建模框架具有可迁移性,研究希望推动雨水与污水基础设施现代化,将污染风险纳入沿海洪水规划,并在相关阈值被突破前建立预警系统。
