研究探索洪水风险估算的不确定性

洪水频率分析是一种用于估计洪水风险的技术，提供“100年洪水”或“500年洪水”等统计数据，这些统计数据对基础设施设计，大坝安全分析和洪水易发地区的洪水测绘至关重要。但是，根据沙漠研究所(DRI)，威斯康星大学麦迪逊分校和科罗拉多州立大学的科学家的一项新研究，用于计算这些洪水频率的方法将进行更新。

众所周知，即使在单个流域中，洪水也是由各种来源引起的，包括降雨，融雪或“雪上雨”事件，其中雨水落在现有积雪上。然而，洪水频率传统上是在假设这些洪水“驱动因素”(或根本原因)不重要的假设下估计的。

在《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上发表的一篇新的开放获取论文中，由DRI的郭宇博士领导的一个团队研究了西部308个流域历史性洪水最常见的驱动因素(降雨、融雪和雪上降雨事件)，并调查了不同洪水类型对由此产生的洪水频率的影响。

他们的研究结果表明，大多数(64%)流域在整个研究期间经常经历两到三种洪水类型，并且降雨驱动的洪水，包括降雨对雪，往往比不同流域大小的融雪洪水大得多。

进一步的分析表明，由于忽视了每种洪水类型的独特作用，生成洪水频率估计的传统方法往往导致在一半以上的地点低估洪水频率，特别是在100年一度的洪水及以后。

“在实践中，不同机制在推导洪水频率方面的作用经常被忽视，”DRI的Maki博士后研究员Yu说。“这部分是由于对历史洪水缺乏基于物理学的理解。在这项研究中，我们表明，忽视这些信息可能会导致估计洪水频率的不确定性，这对基础设施至关重要。

研究结果对未来的洪水频率估计具有重要意义，因为气候变化将以融雪为主的流域的条件推向了降雨量增加。

“由于气候变化，100年一遇的洪水将如何演变是水资源管理中最重要的未解答问题之一，”威斯康星大学麦迪逊分校土木与环境工程副教授赖特说。“为了回答这个问题，我们需要关注水循环的基础科学，包括极端暴雨和雪地动态，在气候变暖的情况下，现在和将来都会继续变化。

研究小组希望这项研究对工程师有用，他们在建造桥梁和其他基础设施时依靠洪水频率的准确估计。尽管许多工程师意识到估计洪水频率的传统方法存在问题，但这项研究为由此产生的不准确性水平提供了新的见解。

“这项研究表明，考虑到不同的物理过程可以改善洪水风险评估，”科罗拉多州立大学博士后研究员Frances Davenport博士说。“重要的是，这一结果表明，开发新的洪水频率评估方法既需要又有机会，这些方法将更准确地反映气候变暖下的洪水风险。

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