问题描述

随着全球气候变化的加剧，应对气候变化已成为当前全球面临的重大挑战之一。极端天气频次增加、强度增强，水路交通运输系统的稳定性、基础设施的安全性、绿色转型的平稳性等应对能力和韧性建设都将面临更大的风险和考验。究其原因，全球温升速度加快导致气候模式发生变化，进而引发局部地区的气象水文条件和形势发生改变，最终导致原有的“气象水文-水路交通系统”相互关系失效。因此，探究气候变化与水路交通运输系统相互作用关系，如何提高全球气候变化演进中水路交通系统的韧性，

问题背景

水路交通系统的安全和稳定依赖于相对稳定的气候自然条件。然而，随着全球气温的上升和气候变化的加剧（过去12个月首次突破升温1.5℃），全球气候模式和地区气象水文条件将会发生显著的变化：首先是全球温升加速导致两极冰川融化和全球海平面上升加剧。根据IPCC第6次评估报告，20世纪的全球平均海平面（GMSL）上升速率在过去三千年中是最高的。在中排放情景（SSP2-4.5）和高排放情景（SSP5-8.5）下，到2050年，预估我国近海海平面将上升0.22米（0.19~0.28 米）和0.24米（0.21~0.33 米），到2100年，预估我国近海海平面将上升0.59米（0.47~0.80 米）和0.83米（0.64~1.09 米）。北极年平均海冰面积以约每十年减少0.53百万平方公里速度减少，本世纪中叶，北极可能出现无冰状态（海冰覆盖范围低于1百万平方公里）。二是全球变暖加剧导致极端天气事件多发频发重发。若全球保持在1.5℃温升水平，我国过去百年一遇的极端高温事件强度和日数分别变成27年和15年一遇，极端降水强度和频率将分别增加7%和23%，极端干旱事件发生风险增加20%以上。三是全球气候变化将导致区域的温度、降水模式、风速风向、河流流量和水位等气象水文条件和形势变化，如2022年长江出现的“洪季反枯”现象和巴拿马运河流域降水量减少。

未来随着全球变暖加剧，气候系统将呈现更多变和不均匀的情势，将在以下几方面改变气候与水路交通系统相互作用关系。一是海平面上升增速、极端天气事件频发多发，影响水路交通系统的稳定性、安全性和可靠性。如：强风、巨浪和暴雨可能导致船只受损沉没，航线受阻，港口关闭，航道淤塞等情况，破坏水路运输系统的正常活动。同时，现有堤坝码头等水路交通基础设施可能未能考虑到气候变化加剧的影响，气象水文条件的变化会超出基础设施的设计容量，导致相关结构损坏和功能障碍。二是气象水文条件和形势变化，改变水路交通系统运营维护和规划的既有情势。如：温度变化可能影响冰情和冰层形成，降水模式的改变可能导致洪涝和干旱，风速和风向的改变影响气流模式，湿度变化影响海雾和霾形成，这些气象水文条件变化将直接或间接对船舶、航道、码头等水路交通要素造成影响。同时，预计未来我国主要流域的年降水量与河流流量波动性更加剧烈，水资源脆弱性增加,给水路交通系统的运营维护和规划带来更大困难。三是气候变化加剧，极大影响水路交通业低碳转型选择。水路交通运输中的国际航运温室气体排放约占全球总排放的3%。然而，随着气候变化的加剧，航运业面临更频繁的航线调整和延迟，并导致船舶二氧化碳排放量增加，进一步影响全球气候变化的进程。水路交通业需要通过实现零碳燃料替代转型，积极应对气候变化的挑战。

因此，通过揭示气候变化与水路交通运输系统相互作用关系，融合气候科学和水运技术领域，突破“自然科学-社会科学”分散研究模式壁垒，科学提升水路交通系统韧性，积极应对全球气候变化加剧的影响，既是直面全球背景下科学热点难点问题，也是水路运输行业可持续发展的现实需求。

最新进展（截止问题发布年度）

我国在气候变化对水路交通运输相互作用方面的研究工作仍处于起步阶段，尚未纳入有关规划目标和设计标准，更多从宏观尺度探讨和研究气候变化对水路交通运输系统的潜在影响，缺乏定量化的风险评估研究，且更多关注水路交通运输基础设施对气候变化的适应性战略和遭遇极端天气破坏后对区域基础网络系统以及经济、社会的影响。：

（1）气候变化与水路运输系统相互作用机理方面。由于尚未系统性开展气候变化对水路交通系统的影响，现阶段存在于气候变化与水路运输系统之间的相互作用机理不明的问题。同时，受限于自然界的复杂性和不确定性的影响，以及水路运输系统受到多种因素的影响的综合作用，“地球系统圈层与人类活动圈”耦合模式尚不能支撑水路交通系统面临的气候风险量化的需求。因此，一方面无法准确获知气候变化加剧所引发的各种极端天气事件的时空变化规律及特征，明确水运基础设施的暴露风险和风险等级。另一方面造成对北极航运新通道、平陆运河等国家级水运战略受气候变化影响的评估技术支撑有限。

（2）水路交通系统应对和适应气候变化方面。我国既有的水路交通运输基础设施体量较大，由于早期理论和技术不够成熟，在设计、建设阶段并未考虑其寿命周期内适应气候变化的使用性能和弹性恢复力，在既有水路交通运输基础设施的维护技术和极端天气抵抗能力等方面存在缺陷。虽然《国家适应气候变化战略2035》对适应气候变化工作做出了统筹谋划部署，但是相关要求偏于宏观，导致规划、设计、建设、养护、运营全生命周期的水运基础设施应对和适应气候变化技术库缺失，提升水运基础设施适应气候变化的设计标准需要技术支撑。

（3）航运业零碳能源转型路径方面。2023年国际海事组织提出了更富有雄心的温室气体减排战略，力争在2050年之前或该年份前后实现国际航运温室气体净零排放。集合港口自身禀赋和集聚效应与绿色航运廊道建设，水运行业必将成为国家能源安全运输和流动的重要节点。现阶段，相关研究主要关注技术开发，但由于尚未出现具有明确主导的低碳/零碳能源，航运业能源转型路径不明确，进而影响到我国航运减排的战略实施。

重要意义

回答“如何提高全球气候变化演进中水路交通系统的韧性？”这一问题，具有以下重要意义：

（1）揭示新情况下的“气候-水路交通”相互作用机理。深入理解气候变化与水路交通系统的相互作用机理，可以为水路交通基础设施规划和设计提供重要的参考、促进船舶技术的发展和更新，同时可以为国际合作提供科学依据和决策支持，促进跨国界的合作和政策协调。

（2）明晰风险，提高应对的韧性。该研究可以帮助我们更好地了解全球气候变化可能带给水路交通的潜在影响和风险，包括海平面上升对港口基础设施建设、风暴等极端天气事件对航港运营、水文变化对内河航运影响等方面的风险。通过深入研究，我们可以预测和评估这些风险的程度和可能性，为制定应对策略提供科学依据。同时可以促进水路交通系统的适应能力提升，通过了解气候变化的趋势和作用方式，可以制定相应的适应措施和应对策略，如改善基础设施的韧性，调整运输规划和路线，提高航行和港口操作的适应性等。这些措施有助于降低气候变化对水路交通系统的冲击，并保持其正常运行。

（3）落实水运高质量可持续发展战略。通过研究降低温室气体排放的低碳能源、绿色水运技术和创新解决方案，我们可以减少水路交通对气候的负面影响，如推广可再生能源的使用、改善燃料效率、减少碳排放等有助于推动水路交通行业的可持续发展，促进经济和环境的高质量发展。

综上所述，开展水路交通系统韧性与气候变化的相互作用关系研究，对于保护水路交通系统的稳定运行、提高适应能力、推动可持续高质量发展具有重要的意义。这将有助于应对全球气候变化的挑战，确保水路交通在未来能够持续发展并适应变化的环境。