Nature Communications | 2025 气候和人口变化在全球洪水风险和脆弱性中的作用-流域人居系统研究中心

Nature Communications | 2025 气候和人口变化在全球洪水风险和脆弱性中的作用

发布日期：2025-05-27

文章信息：Rogers, J. S., Maneta, M. P., Sain, S. R., Madaus, L. E., & Hacker, J. P. (2025). The role of climate and population change in global flood exposure and vulnerability. Nature Communications, 16, 1287. https://doi.org/10.1038/s41467-025-56654-8

整理人：闫甲祺，2024级硕士研究生

整理时间：2025年5月27日

Abstract: Flooding is a pervasive natural hazard with wide-ranging impacts on society. Using a high-resolution global flood model considering coastal, fluvial, and pluvial hazards, we clarify the role of climate effects versus population growth effects in changing flood exposure. Between 2020 and 2100, the population likely exposed to 1% annual risk (100-year) flood hazard will increase from 1.6 to 1.9 billion people. Of this change from the 2020 exposure, we attribute 21.1% to climate change, 76.8% to population change, and 2.1% to both climate and population change. The largest driver of uncertainty in exposure is population change, while climate change remains a smaller but still important driver. The global increase in exposure between 2020 and 2100 is primarily driven by lowGDP regions, and by 2100 the lowest GDP areas will make up 63% of the exposure both overall and in urban areas. Urban areas are especially vulnerable in nearly all global regions, and urban areas sensitive to extreme events are expected to see a 33% increase in population exposure. This study highlights the vast inequities in flood exposure, and future work should direct resources and strategies toward sustainable risk mitigation in these areas.

摘要：洪水是一种普遍的自然灾害，对社会影响广泛。使用考虑沿海、河流和洪水灾害的高分辨率全球洪水模型，我们阐明了气候效应与人口增长效应在改变洪水暴露中的作用。从 2020 年到 2100 年，可能面临 1% 的年风险（100 年）洪水灾害的人口将从 1.6 亿增加到 19 亿。与 2020 年相比，在这种变化中，我们将 21.1% 归因于气候变化，76.8% 归因于人口变化，2.1% 归因于气候和人口变化。风险敞口不确定性的最大驱动因素是人口变化，而气候变化仍然是一个较小但仍然重要的驱动因素。2020 年至 2100 年期间，全球风险敞口的增加主要是由低 GDP 地区推动的，到 2100 年，GDP 最低的地区将占整体和城市地区风险敞口的 63%。在全球几乎所有地区，城市地区都特别脆弱，预计对极端事件敏感的城市地区的人口暴露率将增加 33%。这项研究强调了洪水暴露方面的巨大不平等，未来的工作应将资源和战略引导到这些领域的可持续风险缓解上。

1. 研究背景

洪水是一种广泛存在的自然灾害，对社会造成了广泛的影响。随着气候变化和人口增长，洪水事件的强度和频率预计将进一步增加，导致未来几十年的洪水风险上升。
全球洪水模型对于理解洪水风险的严重性和全球分布至关重要。然而，以往研究在评估气候变化对洪水风险的影响时，往往忽视了人口变化的作用，导致对洪水风险的全面理解存在差距。

2. 研究意义

本研究旨在通过高分辨率全球洪水模型，综合考虑沿海、河流和降雨洪水风险，明确气候变化与人口增长对洪水暴露的影响，为制定有效的洪水风险管理策略提供科学依据。
研究结果强调了全球洪水暴露的不平等性，指出低收入地区和城市地区尤其容易受到洪水风险的影响，未来工作应将资源和策略集中在这些地区的可持续风险缓解上。

3. 研究方法

洪水模型构建：开发了一个高分辨率全球洪水模型，涵盖沿海、河流和降雨洪水风险，模型分辨率为90米，并在某些地区使用10米分辨率进行更精细的模拟。
数据来源：使用了多种数据源，包括MERIT数字高程模型（DEM）、Coastal90 DEM、USGS国家高程数据集（NED）等，以及全球气候模型（GCM）的输出数据。
模型验证：通过与美国联邦紧急事务管理局（FEMA）基础洪水高程模型结果、沿海海洋和湖泊观测数据、以及历史降雨驱动事件的高水位标记观测数据进行比较，验证了洪水模型的准确性。
人口暴露评估：基于洪水模型结果，结合全球人口分布数据，评估了2020年至2100年期间人口暴露于100年一遇洪水风险的变化。

4. 主要结论

人口暴露增加：预计从2020年到2100年，面临100年一遇洪水风险的人口将从16亿增加到19亿。其中，气候变化导致的暴露增加占21.1%，人口变化导致的暴露增加占76.8%，两者共同作用导致的暴露增加占2.1%。
不确定性分析：当前，洪水不确定性是导致暴露不确定性的主要因素。然而，到2100年，人口预测的不确定性将成为未来暴露不确定性的主要驱动因素。
区域差异：洪水暴露的增加主要集中在低GDP地区，到2100年，最低GDP地区将占总暴露的63%，无论是总体还是城市地区。城市地区尤其容易受到极端事件的影响，预计到2100年，城市地区的人口暴露将增加33%。
洪水风险分布：洪水风险在全球范围内分布不均，特别是在低收入和中等收入国家，洪水风险更为集中。此外，对极端事件敏感的地区，如美国墨西哥湾沿岸、中美洲、亚马逊河流域、印度和巴基斯坦、中国东部、北欧以及非洲和澳大利亚的干旱地区，预计人口暴露将显著增加。