全球沿海地區海平面上升和其他災害的影響,取決於沿海海平面高度與陸地高程。
正確整合這兩者是可靠的海平面上升和沿海災害影響評估的基礎,但卻經常未被仔細考慮或正確執行。
在此,我們發現超過99%的評估處理海平面和陸地高程數據的方式不足,從而誤判海平面相對於沿海高程的狀況。
根據我們的文獻評估,90%的災害評估假設沿海海平面基於地體模型,而非使用實際海平面測量。
我們的全球尺度元分析顯示,大多數災害評估假設的沿海海平面低於實際測量值(兩種常用地體模型的平均偏差[標準差]分別為0.27公尺[0.76公尺]和0.24公尺[0.52公尺])。
在區域尺度上,尤其是在全球南方,測量到的平均海平面可能比全球地體模型高出1公尺以上,其中印度太平洋地區的差異最大。
與基於地體模型的沿海海平面假設相比,測量值表明,在假設相對海平面上升1公尺的情況下,將有31-37%的土地和48-68%的人口(估計增加77-1.32億人)低於海平面。
我們的結果強調了重新評估現有沿海影響評估和改進研究社群標準的必要性,這可能對決策者、氣候融資和沿海調適產生影響。
海平面上升(SLR)對全球廣闊的沿海低窪地區構成高風險,包括低海拔和人口稠密的河流三角洲及沿海平原。
根據政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)的第六次評估報告(AR6)(共享社會經濟路徑(SSP)1-1.9至SSP5-8.5),到2100年,與1995-2014年相比,全球平均海平面(MSL)預計將上升0.28至1.01公尺。
若包含極地冰蓋動力學的深層不確定性,這些預測可能會增加數公尺。
這種上升因負垂直陸地運動而加劇,即土地沉降,這是一種自然現象,但在沿海低窪地區日益加速,導致相對海平面上升(RSLR)的速率更高。
因此,RSLR和沿海(及複合性)洪水的影響與沿海高程相對於海平面的關係密切相關。
評估沿海暴露度和脆弱性因此需要使用高程資訊,通常由數位高程模型(DEM)提供。
作為任何此類影響和暴露評估的基礎,DEM的品質(主要是垂直精度和空間解析度)對衍生數據的準確性和可靠性至關重要,並在科學文獻中得到廣泛討論。
雖然全球北方的一些地區(例如,東美國、北歐和西歐)已獲得高質量的高程資訊(例如,透過機載光達),但全球絕大多數沿海地區的最佳高程數據是基於衛星的。
衛星高程數據的全球可用性使得前所未有的(全球性)SLR和沿海災害研究成為可能。
然而,太空測量DEM可能存在高達數公尺的垂直誤差,包含感測或插值瑕疵,或已過時,從而影響沿海災害評估的品質,尤其是在平坦、沉降的沿海平原和人口稠密的河流三角洲。
除了考慮高程數據的垂直不確定性外,在沿海災害評估中使用DEM還需要將沿海高程與當地海平面高度正確結合,並轉換到共同的垂直參考框架。
透過系統性審查評估近期的SLR影響和沿海災害評估研究,我們發現這些關鍵步驟經常未被考慮或執行錯誤。
沿海海平面最常被假設為等於(經常過時的)全球地體模型(或在某些情況下甚至為橢球體),而開放取用的全球DEM通常在提供時參照此模型,而不是考慮實際的、局部的海平面高度。
地體模型是基於重力與地球自轉的等位面模型,近似於平均海平面。
由於地體模型的品質取決於重力觀測,在全球地體模型中,在重力數據稀少的地區(主要位於全球南方)可能存在高達數公尺的不確定性。
此外,實際海平面高度不僅由地球的重力與自轉決定,還受到例如洋流、大規模環流、風、潮汐、海水溫度和鹽度等因素的影響。
因此,時間平均海平面可能與地體模型產生強烈偏差(高達數公尺),其差異稱為平均動態測高(MDT)。
普遍未能將沿海高程正確參照至測量到的當地海平面,通常導致(全球性)SLR和沿海災害評估中實際沿海海平面高度的低估,並可能引入高達一個世紀預測SLR的誤差,影響受影響的地區。
透過元分析,我們量化了最常出現的遺漏或錯誤(即,不正確或缺失的垂直基準轉換)對全球和區域尺度上暴露人口和沿海地區估計的影響。
為了評估我們發現的更廣泛影響,我們量化了最新IPCC AR6報告中包含的評估研究中潛在的低估或誤判程度。
為了促進未來對沿海災害影響的正確(重新)評估,我們將幾種最先進的全球DEM轉換為沿海海平面高度,並提供可供使用的數據(參見數據可用性和程式碼可用性部分)。
我們最後提出具體建議,例如數據文件指南和同行審查清單,以確保未來出版物中的正確垂直基準對齊,並改進社群研究標準。
藉此,我們旨在消除未來錯誤方法的傳播,這些方法造成了這個社群範圍內的盲點,並導致沿海SLR和災害影響評估的普遍低估。
我們評估了385篇同行審查的科學出版物(透過PRISMA導引的文獻檢索系統性選擇,發表於2009年至2025年間,其中超過53%發表於過去5年),內容涵蓋SLR和/或RSLR以及沿海洪水暴露度、脆弱性和風險,並呈現全球和區域災害評估。
我們仔細檢查了DEM的使用、垂直基準轉換以及海平面高度與沿海高程的適當整合,並記錄了錯誤和遺漏的普遍性(詳見方法;另見擴充數據圖1、補充圖1-3、補充表1和2以及補充數據1)。
評估的沿海災害評估文獻涵蓋了全球各地和各種空間尺度的沿海環境。
影響評估側重於SLR和/或RSLR(14%)、風暴潮(8%)、海嘯(8%)、沿海暴露度、脆弱性和/或風險(41%),或包含不同單一類型沿海災害、暴露度、脆弱性和/或風險評估以及技術方面和方法學進展的組合(29%)。
評估的文獻包括來自非洲(14%)和亞洲(58%)數據稀少的沿海低窪地區的研究,這些地區深受RSLR和沿海洪水影響,數據可用性和可及性差,以及由於全球地球重力模型表現相對較差而導致的數據不準確。
此外,評估的文獻包括高影響力的全球災害評估(10%),這些評估決定了全球沿海災害影響的當前科學理解。
在大多數評估的出版物(73%)中,使用的海平面高度、沿海高程和垂直基準的記錄不完整(13%)或完全缺失(60%)。
雖然有27%的文獻正確記錄了使用的垂直基準,但只有1%正確描述並將沿海海平面高度資訊與陸地高程數據對齊。
對於絕大多數評估的評估,海平面與沿海高程的對齊和基準轉換描述缺失,且轉換很可能被省略(90.6%)。
在剩餘的研究中,描述經常不完整(導致研究無法重現)或描述了錯誤的轉換(8.6%)。
將全球DEM的高程數據與海平面對齊需要進行垂直基準轉換,並結合額外的海平面數據,例如局部海平面基準(例如,局部潮位站和/或國家海平面對齊基準)或全球海洋表面測高(例如,衛星測高和/或浮標組合產品,如MDT)。
我們預計,作者若意識到必要性並具備成功執行額外海平面數據的垂直基準轉換的專業知識,將會妥善記錄這些關鍵的(且通常耗時的)方法步驟和額外數據集。
因此,我們推測,任何關於海平面資訊(25%)和/或方法轉換步驟(65%)的記錄缺失,意味著未包含海平面高度數據或省略了轉換到海平面參考的基準。
跨多項研究的重複評估證實了此假設的有效性。
完整的垂直基準記錄意味著研究本身或所用數據的引用參考中提供了所有必要的垂直基準資訊。
如果所有必要的基準轉換步驟都得到正確描述和應用,以將所有數據正確對齊到共同的垂直參考,則垂直基準轉換是正確的。
海平面參考的正確實施涉及使用海平面資訊(例如,MDT或潮位站數據),並與評估中使用的所有其他數據在共同的垂直參考中正確對齊。
如果使用了最新可用的海平面數據,則海平面參考被認為是最新的。
在73%的研究中,垂直基準記錄不完整或完全缺失。
在幾乎所有評估的研究中,海平面數據及其與沿海高程數據的適當對齊,要麼未被記錄且很可能省略了基準轉換(90.6%;見正文中的假設),要麼(看似)錯誤執行(8.6%)。
只有0.3%的評估研究完整記錄、轉換並正確地使用海平面資訊調整了沿海高程數據(以綠色顯示)。
評估文獻中最顯著的問題(明確存在於25%的研究中,並可能存在於另外63%的研究中)是忽略了從地體模型(在某些情況下甚至是橢球體)到海平面參考的基準轉換,從而隱含地假設地體高度為0公尺以匹配當地海平面高度。
在包含此問題的所有文獻中,我們僅遇到兩篇論文反思了地體與實際海平面之間的潛在差異。
第二常見的問題(9%)是基準轉換不完整(因此錯誤)以及所涉及數據集(例如,陸地高程、水深、海平面及沿海基礎設施高度)的垂直基準對齊不足。
這組文獻還包含少數開創性地使用MDT數據創建海平面參考的研究,表明社群對正確陸地-海平面對齊的必要性已有初步認識。
儘管這些研究在忽略海平面對齊的地體模型研究方面有所改進,但它們在轉換記錄方面存在缺陷,並顯示了錯誤的基準轉換。
在385項評估研究中,只有一項(參考13)具有完整的垂直基準和轉換記錄,且沒有轉換和對齊錯誤。
除了評估個別研究外,我們的文獻評估還揭示了錯誤工作流程的廣泛且持續的傳播,例如,省略海平面基準轉換或引入方法學基準轉換錯誤,從而影響了後續應用相同數據和處理方法的後續研究。
同樣,使用包含沿海區域高程數據的建模框架的評估也存在所調查的問題,例如不完整或缺失的垂直基準記錄和基準轉換,以及/或缺乏海平面基準。
我們在全球和區域尺度上進行了幾項元分析,以量化由於最常遇到的處理遺漏或錯誤(對於最廣泛使用的地體模型)導致的沿海海平面高度誤代表的程度。
忽略基準轉換並因此假設地體表面代表平均海平面,導致沿海海平面高度的全球平均低估,對於EGM96為0.27公尺(中位數0.19公尺,標準差0.76公尺),對於EGM2008為0.24公尺(中位數0.16公尺,標準差0.52公尺),這反映了摘要中報告的值。
在各自地體模型表現較差的區域(例如,由於數據匱乏導致的準確性較高),差異可能高達數公尺(EGM96為5.5-7.6公尺,EGM2008為2.8-3.4公尺)。
a-c,仍然廣泛使用的地球重力模型1996(EGM96)顯示與測量到的沿海海平面存在較大偏差,此處以最新的MDT指示,尤其在區域尺度上尤為顯著。
d-f,較新的EGM2008地體模型顯示整體上優於EGM96,並在全球範圍內提供對局部沿海海平面的略好近似。
在全球北方數據豐富的國家,全球地體模型相對較好地代表了沿海海平面(例如,美國東部、北歐和西歐),而在數據稀少的全球南方地區,如拉丁美洲、東非和印度太平洋地區(其中東南亞和太平洋地區是全球熱點),地體模型顯著低估了實際海平面高度,局部差異可達數分米至數公尺。
大多數評估的文獻假設地體表面(0公尺)代表當前的局部平均海平面,從而將上述差異作為誤差引入其各自的沿海災害和SLR影響評估中。
為了視覺化目的,顯示的數據空間尺度被重採樣到1度,而所有統計數據均以90公尺空間解析度給出。
儘管全球統計數據平均了較大的區域和次區域差異,但這些差異在幾個關鍵區域似乎特別大,其中大部分位於全球南方。
最大的差異出現在東南亞(擁有大型、人口稠密且低窪的河流三角洲;擴充數據圖6和7及補充圖6和7)和太平洋地區(通常是低窪的環礁),平均而言,沿海海平面被低估超過1公尺,這先前已在湄公河和伊洛瓦底江三角洲的局部研究中強調過。
其他差異較大的地區位於拉丁美洲、北美西海岸、加勒比海、非洲、中東和較大的印度太平洋地區。
儘管地體模型在全球和區域尺度上平均低估了海平面高度,但局部差異也可能朝相反方向發展(例如,地中海北部海岸、南極洲以及大西洋和太平洋的一些島嶼(僅限EGM2008)),從而導致海平面高度的過度估計。
平均而言,平均海平面與地體之間的差異最小的地區位於北美東部以及北歐和西歐,這反映了地體模型在全球北方數據豐富地區更好地近似海平面高度。
全球地體模型的持續進步體現在新的全球地體模型(例如,GOCO2025s)中,但這些模型與MDT確定的平均海平面相比,也存在相當大的差異,尤其是在全球南方的地區。
因此,在數據稀少且地體與海平面對齊不良的偏遠地區,省略包含海平面資訊和從地體正確轉換到海平面基準,會立即將這些差異作為誤差轉移到災害和SLR影響評估或低海拔沿海區(LECZ)的劃定中。
對現有沿海災害評估中最常見的缺陷(即,假設地體代表局部海平面高度)進行元分析,使用現代、全球可用的DEM(CoastalDEM v.2.1;FABDEM v.1.0和DeltaDTM v.1)。
給出的差異是每個DEM在假設的沿海海平面(即,假設地體參考DEM的0公尺高程等於當前平均海平面)與我們使用最新MDT數據正確將沿海高程對齊到測量到的平均海平面的評估之間的沿海海平面高度差異。
平均而言,全球沿海海平面比沿海災害評估中通常假設的高約0.3公尺,而在東南亞,差異最大,測量到的海平面平均比先前假設的水平高0.9-1.1公尺。
所有統計數據均以90公尺空間解析度計算。
顏色輪廓和灰色陰影區域表示使用的區域和子區域。
包含海平面資訊但隨後省略在結合之前將高程(DEM)和海平面數據(例如,基於測高儀的MDT或平均海面(MSS))轉換到共同基準的研究,會引入基準偏移誤差(即,不同基準之間的相應高度差異,存在於9%的研究中;例如,參考19、20、21、26、27、35)。
少數納入MDT數據但存在特定地體轉換錯誤的研究,其統計數據幾乎等於我們的全球平均沿海海平面高度表示(低估0.02公尺),但在區域尺度上存在高達數公尺的差異,範圍從-4.1公尺到+4.3公尺(標準差=0.76公尺)。
第三個誤差來源於使用過時的海平面參考。
潮位站提供局部特定資訊,但當時間序列過短、不完整或過時時,其充分反映近期海平面的能力會受到嚴重限制。
由於潮汐基準可能在數十到數百年前建立,例如,1988年的北美垂直基準(NAVD 88)建立於1985年,或17世紀的阿姆斯特丹水位(AP)(後來的1875年的標準AP),只要正確考慮自建立以來的海平面變化,其使用就是有效的。
不正確地使用海平面高度資訊,例如來自潮位站或衛星測高儀,而不考慮自基準建立和預測期開始以來的相對海平面變化,就與所進行的災害評估的預期時效性相矛盾。
鑑於沿海沉降導致的高相對海平面上升速率,在世界許多地區(特別是人口稠密的亞洲三角洲和沿海低窪地區)超過全球海平面上升速率,因此,對當前沿海暴露度的評估必須考慮自潮位站基準建立以來的相對海平面變化,或對於MDT/MSS,考慮平均觀測期。
同樣,由於沿海高程本身也不是靜態的,我們強調使用最新、最準確的高程數據的緊迫性,最好能校正空間異質的垂直陸地運動和自數據採集以來的相應高程變化。
然而,對自基準建立或高程採集實踐以來的相對海平面或高程變化的徹底評估和納入遠非普遍做法,因為只有22%的評估研究使用實際DEM(即,在初次提交時可用的最新高程數據),而只有9%的研究包含DEM準確性評估。
我們進行了幾項元分析,以評估現有沿海災害評估中最常見問題的影響,並量化了全球相對SLR影響評估中潛在的暴露度誤判。
我們使用了迄今為止表現最好的四個全球DEM,並應用了1公尺的RSLR情景,同時省略了正確包含海平面基準,以模仿最常見的方法(所有評估的90%以上),即假設全球地體表面代表當前海平面高度。
我們將結果與使用最新MDT數據正確對齊到測量到的局部平均海平面的相同DEM進行了比較,顯示了通常假設的海平面高度(即,地體)與測量到的局部平均海平面高度之間的差異。
我們的元分析顯示,當未包含MDT數據時,全球1公尺相對SLR後低於平均海平面的土地面積和人口估計被嚴重低估。
使用MDT進行正確的海平面參考,暴露面積從294,500-431,100平方公里增加到460,100-670,000平方公里(即增加31-37%),人口從3400萬-4920萬人增加到7700萬-1.322億人(即增加48-68%),這是在不同地體模型的DEM和各種人口數據集上的結果。
這分別增加了287,400-470,700平方公里和5510萬-1.016億人,而目前已有172,700-234,000平方公里和2190萬-3450萬人低於平均海平面(相對於在沒有MDT參考的情況下估計的114,200-158,600平方公里和1050萬-1540萬人)。
在受影響最嚴重的地區,東南亞,在進行適當MDT參考後,估計的1公尺RSLR後低於平均海平面的面積和人口分別增加了高達94%和96%,僅該地區的暴露人數就增加到78,000-99,700平方公里和2420萬-4690萬人。
基於地體高程的全球LECZ(沿海高程的前10公尺)評估低估了全球面積高達4%,人口高達8%,而適當的平均海平面參考將全球LECZ增加到300萬-410萬平方公里,居住著8.2億-10.7億人口。
元分析顯示了現有沿海災害評估中最常見錯誤的影響,即省略或不當對齊測量到的沿海海平面與陸地高程,使用現代、全球可用的DEM(CoastalDEM v.2.1;FABDEM v.1.0;GLL-DTM v.2和DeltaDTM v.1)。
正確地將沿海高程從地體參考到局部平均海平面,在1公尺RSLR後,將全球人口暴露估計從4400萬-1.084億人增加到1.028億-1.322億人(即增加12-67%)。
人口估計基於WorldPop 2020,且未考慮未來人口變化。
最大的總人口暴露增加,即增加13-96%,出現在東南亞,那裡有3210萬-4690萬人(其中500萬-930萬人目前已居住在海平面以下)在1公尺RSLR後低於海平面。
所有統計數據均針對DEM的相應空間解析度計算。
當我們修正了現有研究中存在的特定地體轉換錯誤(即,省略了EGM96和DIR-R4地體之間的偏移校正)時,我們的元分析顯示,在1公尺RSLR後,全球低於平均海平面的沿海面積減少了2%(11,400平方公里),從527,000平方公里減少到515,700平方公里(其中,分別有133,100平方公里和117,100平方公里目前已低於海平面)。
然而,在1公尺RSLR後,全球低於平均海平面的估計人口顯著增加了10-12%(800萬-1410萬人),從6860萬-1.084億人增加到7660萬-1.224億人(其中,分別有1820萬-2790萬人和1650萬-2520萬人目前已低於海平面)。
這表明這種特定的地體轉換錯誤導致了人口稠密沿海地區的平均海平面誤代表。
因此,那些使用MDT作為海平面參考但存在此錯誤的研究,低估了受影響地區的人口暴露度。
在局部尺度上,遇到的垂直參考問題尤其影響大型、人口稠密、低窪沿海三角洲地區的災害評估,並疊加了其他與DEM相關的垂直不確定性。
為了評估垂直參考問題相對於其他(DEM相關)不確定性的相對影響,我們對越南湄公河三角洲(VMD)進行了詳細的元分析。
VMD是全球許多人口稠密、易受RSLR影響的沿海景觀的典型代表,是全球最大、最平坦、最低窪的三角洲之一。
結果表明,DEM的地體代表局部海平面的普遍假設造成了最大的影響評估誤差。
不包含適當的海平面參考(在本例中使用MDT數據),在現有的數據固有不準確性、海平面和高程變化效應的基礎上,為相對高程評估增加了10-60%的額外(DEM特定)誤差。
適當納入MDT數據後,VMD中暴露於1公尺RSLR的面積和人口從1,400-6,000平方公里增加到18,400-24,800平方公里(即增加72-95%),人口從312,900-240萬人增加到540萬-1000萬人(即增加74-96%),證實了先前關於湄公河三角洲高程的研究結果。
在東南亞沿海低窪地區,遇到的特定地體轉換錯誤(不正確MDT實施)尤其突出,在校正VMD後,1公尺RSLR後的暴露面積和人口分別增加了18%(從20,900平方公里增加到25,500平方公里)和19-23%(從550萬-790萬人增加到680萬-1020萬人)。
這些數字突顯了地體轉換錯誤的巨大空間變異性和局部特定影響,這些影響在區域和全球統計數據中並不顯著。
為了調查這些問題的潛在規模和後果,我們評估了所選研究在最新IPCC AR6週期中的納入情況。
總共有46項評估研究(分類如下:正確實施海平面參考(n=1);不正確實施海平面參考(n=9);缺乏海平面參考(n=36))被納入審查的IPCC AR6報告中,最常出現在第二工作組的章節中,特別是(n=25)跨章論文(CCP2)。
我們對選定評估的定量比較表明,基準轉換錯誤(可能針對參考45;擴充數據圖9)和海平面參考遺漏(例如,參考46)可能導致IPCC報告中的沿海暴露度被低估。
例如,CCP2報告中估計居住在LECZ的人口(8.96億;約佔2020年全球人口的11%)低於我們在適當MDT參考後估計的數字(9.66億至10.7億;佔2020年全球人口的12.3-13.7%)。
我們的研究揭示了科學文獻中普遍存在的嚴重海平面與沿海高程錯位問題,這在絕大多數沿海災害和SLR及/或RSLR影響評估中引入了誤差並產生了巨大的不確定性。
在所有評估的研究中,超過99%的研究未使用海平面資訊,在海平面基準轉換過程中遺漏或出錯,並且缺乏關鍵的基準和處理文檔,導致研究無法重現。
在大多數情況下,遇到的方法學問題導致沿海海平面高度的低估,導致現有評估低估了未來RSLR和沿海災害影響的空間範圍和時間。
這引起了對現有評估的準確性和可靠性的擔憂,並呼籲重新評估工作流程和結果。
目前,我們面臨著全球為提高海平面測量和預測精度(達到毫米級)所做的努力,可能因沿海災害和SLR影響評估中錯誤的海平面和高程數據實施而被抵消的風險。
我們的發現揭示了一個社群範圍內的盲點,這需要我們在全球科學界及其他領域處理海平面和(沿海)陸地高程數據的方式進行系統性變革。
遇到的垂直基準問題的一個潛在解釋可能是當前的狀況,即將正確使用高程數據進行沿海災害評估所需的複雜大地測量轉換,交由不熟悉所需處理步驟的非專業終端用戶處理。
為避免因遺漏或錯誤執行的基準轉換和海平面參考而導致的未來錯誤,一種解決方案可能在於數據提供者,他們可以提供現成的數位地形與海平面結合的產品,以促進正確的終端使用,正如我們在本論文中所做的那樣(參見數據可用性部分)。
這對於專門針對沿海區域並促進沿海災害評估的DEM(如CoastalDEM和DeltaDTM)尤其有意義。
雖然我們解決了沿海高程和海平面的問題,但我們發現有跡象表明在研究使用水深數據時也存在類似問題,這表明未來在這些領域也需要進一步的研究和批判性反思。
地體模型在全球北方(例如,美國和西歐)的開發和相對較好地反映局部海平面高度的事實,或許可以解釋全球北方科學家在進行全球尺度或在其他地體模型表現較差的地區評估時,對地體模型性能的過度自信。
雖然我們沒有進一步調查或驗證這一假設,但我們提出這一點是為了呼籲在未來的研究中對科學方法和數據的全球北方-南方可轉移性進行進一步審查。
一個值得注意的北方-南方不可轉移性的例子發生在CoastalDEM v.1.1(參考48)上,其用於創建CoastalDEM的神經網絡方法是在全球北方(美國)訓練的,並在全球北方(澳大利亞)驗證的,但在其他地方的表現明顯較差。
例如,該方法將整個湄公河三角洲的一半地區置於現有海平面之下,從而大大高估了該地區對高水位暴露的相應人口。
我們的結果表明,科學同行審查迄今為止未能阻止所調查的錯誤出版和在文獻中傳播。
期刊可以透過其投稿和同行審查程序引入專門的步驟,例如,提供高程和基準記錄指南,要求作者聲明並採用審查清單來協助審稿人。
除了透過確保正確的數據使用和基準轉換來避免錯誤,並使研究透明和可重現外,這些行動還將提高更廣泛研究社群對正確垂直參考的認識。
隨著新高程數據集(例如,使用ICESat和SWOT數據的高精度相對海平面和沿海高程測量)的出現,這一關鍵因素將變得更加重要,這些數據集在用於進一步評估時也需要正確的垂直參考和記錄。
此外,正確使用海平面和陸地高程數據對於將垂直陸地運動(VLM)整合到RSLR預測中也至關重要。
我們建議採用適當的「動態高程」方法,結合多個高程數據集,進行多源不確定性和準確性評估,並正確解釋和整合VLM觀測,以創建可靠、最先進的未來RSLR預測。
這項研究可能只揭示了冰山一角,因為所評估的出版物僅僅是沿海災害評估整體的一個代表性選擇。
令人擔憂的是,許多評估的研究(例如,參考22、24)被用於支持IPCC報告中的SLR影響和沿海災害暴露聲明,這些聲明反過來又為全球減災(聯合國減災署)工作、各國政府和決策者提供了關於沿海脆弱性、調適需求和時間表的資訊,並為氣候風險排名和損失與損害討論提供了定量輸入。
我們建議未來的IPCC報告應包含一個專門的審查步驟,以驗證所引用沿海災害評估的方法學有效性。
除了科學出版物外,我們的調查表明,許多灰色文獻,例如政策制定文件、政府報告和其他諮詢報告,尤其是在數據稀少的全球南方地區,關注沿海暴露度和風險,也包含類似問題。
我們沒有調查上述報告和評估中確定的問題是否導致了錯誤的決策,但不能排除這種可能性。
我們的發現可能對現有的沿海調適、保護和減緩策略產生深遠影響,特別是那些使用衛星衍生高程數據作為資訊基礎的策略。
這需要重新評估現有的沿海災害評估,以排除垂直參考和海平面基準問題,如果這些評估影響了決策,則可能需要更新和加速沿海調適策略的實施時間表,因為暴露閾值可能比先前預計的更早達到。
我們遵循系統性回顧和統合分析報告項目(PRISMA)標準,進行了系統且可重複的文獻研究和評估。
文獻研究、選擇和評估的所有細節均在補充表1和2中提供。
我們使用了Scopus搜尋引擎,並使用標題、摘要和關鍵字進行搜尋,涵蓋了低窪沿海環境、過程和災害,以及高程資訊和高程動態、影響和/或災害評估、預測或評估的關鍵字。
我們意識到Scopus不包含所有可用的(科學)文獻,因此可能引入偏差。
因此,我們對另外96項研究(排除作者的出版物後90項;透過其他搜尋引擎非系統性收集)進行了第二次獨立的文獻評估,以確保搜尋結果沒有偏差。
主論文中呈現的所有結果僅基於Scopus系統性搜尋的文獻。
從透過Scopus識別的初始35,001份文件中,我們僅納入了同行審查的科學文章、包含原始分析的評論或數據論文。
此外,我們將搜尋範圍限制在最近15年(2009-2025年),以納入全球DEM和全球MDT數據均可用且成熟的時期內的最新研究,從而確保全球數據可用性的公平競爭環境,以評估用於評估基準轉換和海平面參考方法的數據。
進一步應用的篩選條件包括排除某些不相關的學科領域、關鍵字以及限制搜尋為英語。
此精煉搜尋詞將文獻數量減少到7,241份文件,隨後經過兩輪篩選,遵循既定的納入和排除標準。
第一輪篩選基於標題、摘要和關鍵字,第二輪篩選基於對全文的深入分析,並在需要時分析其參考文獻和補充材料。
篩選由K.S.一致執行,而1,000篇文章的子集(第一輪篩選)由P.S.J.M.進行交叉檢查和驗證,未出現衝突的決定。
在第一輪篩選中被歸類為「是」和「可能」的出版物被納入第二輪,即全文篩選。
納入標準包括:關注沿海陸地和沿海海平面;關注沿海災害和影響評估;關注沿海低窪地區;以及使用衛星測量的高程資訊。
主要的排除標準包括:缺乏高程數據使用;使用機載光達但未與衛星測量高程數據結合;方法學和技術文章但無應用;引用第三方或更高級別來源的高程數據的文章(僅納入第一或第二來源的研究);以及關注次生災害(級聯效應)。
最終納入的文獻,共385篇出版物,經過了對其各自研究數據和方法的深入評估,仔細審查,並在需要時審查其二次參考文獻,以評估與研究區域、離岸距離、研究重點和/或洪水類型、DEM數量、使用的DEM、DEM的時效性、DEM類型、DEM覆蓋範圍、採集和技術、DEM準確性評估表現、DEM準確性、空間解析度、DEM可用性、使用的水平基準、垂直基準記錄、垂直基準轉換、垂直基準類型、使用的垂直基準、海平面參考的實施,以及在需要時的額外評論相關的所有細節。
個別論文透過Scopus搜尋引擎、ISI Web of Science、Science Direct、Google Scholar或ResearchGate存取。
對選定的385篇出版物的完整評估以及隨後對結果的分析(遵循開發的評估標準和編碼)在補充表2中提供。
只有將所有數據集處理在一致的垂直參考框架中(即,執行正確的垂直基準轉換),並參考其當時最新可用的海平面資訊(即,使用最新的海平面參考和正確的垂直基準轉換)的研究,才被視為適當。
由於垂直基準轉換總是需要除了基於DEM的沿海高程數據集之外的額外數據(例如,垂直基準資訊、地體/地體與潮位之間的偏移、海平面高度數據)以及轉換程序(包括特定的GIS或編碼環境或轉換服務),我們預計執行基準轉換的研究人員會在其論文和/或補充資訊或補充數據中記錄額外的數據集和程序。
如果論文未提供任何額外數據集或所需轉換步驟的記錄,我們推測沒有進行基準轉換。
對於許多研究,這種假設被證實是正確的,因為在研究結果中出現了基準轉換缺失的情況。
最後,我們評估了超過90篇符合選擇標準但未包含在Scopus搜尋文獻中的額外出版物。
這部分子集由作者透過額外的、非系統性的文獻搜尋單獨收集,例如,納入相關的IPCC參考評估,並作為獨立數據集來評估我們系統性Scopus搜尋文獻數據集中可能存在的偏差。
額外文獻數據集經過了相同的嚴格評估。
我們發現了與系統性審查(圖1)幾乎相同的關於各種垂直基準和海平面參考問題的發生率和百分比分佈(擴充數據圖8),這表明我們的基於Scopus的系統性審查是無偏的,並提供了現有文獻主體的代表性結果。
為了在全球範圍內獲得高於連續局部海平面的陸地高程,並量化與全球地體或基準轉換誤差相比的高程差異,我們在全球尺度上處理了四個最新的DEM,將它們從其原始垂直參考系統轉換為MDT產品指示的平均海平面。
包含的DEM是CoastalDEM v.2.1(原始垂直參考系統:EGM96,空間解析度:90公尺×90公尺)、FABDEM v.1.0(原始垂直參考系統:EGM2008,空間解析度:30公尺×30公尺)、GLL-DTM v.2(原始垂直參考系統:MDT 53,空間解析度:1度×1度,即約1,000公尺×1,000公尺)和DeltaDTM v.1(原始垂直參考系統:EGM2008,空間解析度:30公尺×30公尺)。
公開可用的GLL-DTM v.2(參考CNES-CLS13 MDT 53)包含一個地體轉換錯誤(即,假設EGM-DIR R4地體等於EGM96),並且沒有應用當時最新的MDT數據集。
因此,我們從作者那裡獲得了預先轉換的GLL-DTM v.2(參考EGM96),並進行了到平均海平面的垂直基準轉換。
我們使用了當時最新的全球MDT HYBRID-CNES-CLS2022數據集,該數據集提供了全球範圍內高於地體(GOCO06s)的海面高度,由衛星測高儀測量,並結合了重力場資訊、來自漂流浮標的海洋學數據、高頻雷達速度和水文剖面。
MDT數據集提供了1993年至2021年平均時間段內,空間連續的、分辨率為0.125度的海面高度高於GOCO06s地體的信息。
因此,它提供了關於全球平均海平面的最新可用資訊,以及一個準確的...