Assessment of the temporal evolution of storm surge across coastal Louisiana
Assessment of the temporal evolution of storm surge across coastal Louisiana
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评估路易斯安那州沿海风暴潮的时间演变
DOI：
10.1016/j.coastaleng.2019.04.010
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发表时间：
2019
影响因子：
4.4
通讯作者：
Twilley, Robert R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Siverd, Christopher G.;Hagen, Scott C.;Bilskie, Matthew V.;Braud, DeWitt H.;Gao, Shu;Peele, R. Hampton;Twilley, Robert R.
通过对比沿海流域风暴潮的响应和不同的历史河流泥沙输入，检验了密西西比河三角洲湿地损失和洪水风险的共同演化。提出了一种建立风暴潮水动力模型的方法，用以量化沿海风暴潮的历史变化。简化的历史地貌便于比较，而根据历史数据开发的风暴潮模型网格是不可比较的，因为最近(2000年后)才广泛使用激光雷达绘制地形图。约1930年、1970年和2010年的风暴潮模型网格是通过应用陆水等值线(L：W)构建的，等水线表示路易斯安那州沿海地区恒定的陆水比区域。高级环流(ADCIRC)程序与模拟波浪近岸(SWAN)波浪模式相结合，用于计算每个网格年14个飓风风压场的水面高度、淹没时间、深度平均流和海浪统计。最大水面高度和淹没时差对应于具有历史上可忽略的河流泥沙输入和湿地损失的沿海盆地，以及历史上具有大量河流输入和湿地收益的沿海盆地。这项分析的主要发现是，1970年至2010年，在沉积物匮乏的Terrebonne和Barataria沿海盆地，最大水面高度差分别为0.247 m和0.282 m。在邻近沉积物丰富的阿查法拉亚-朱砂海岸盆地，这一差异仅为0.096 m。1970年至2010年的丽塔飓风淹没时间结果显示，特雷博内和巴拉塔里亚的洪水时间增加了大约一天，而阿查法拉亚-朱砂地区的洪水时间几乎没有变化。风暴潮特征与河流泥沙输入变化之间的关系也通过敏感性分析得到证明，与历史全球平均海平面(GMSL)上升和主要航道开挖相比，泥沙输入变化是风暴潮变化的最大贡献者。结果表明，为该地区未来的下沉和GMSL上升做好准备的挑战是巨大的。
The co-evolution of wetland loss and flood risk in the Mississippi River Delta is tested by contrasting the response of storm surge in coastal basins with varying historical riverine sediment inputs. A previously developed method to construct hydrodynamic storm surge models is employed to quantify historical changes in coastal storm surge. Simplified historical landscapes facilitate comparability while storm surge model meshes developed from historical data are incomparable due to the only recent (post-2000) extensive use of lidar for topographic mapping. Storm surge model meshes circa 1930, 1970 and 2010 are constructed via application of land to water (L:W) isopleths, lines that indicate areas of constant land to water ratio across coastal Louisiana. The ADvanced CIRCulation (ADCIRC) code, coupled with the Simulating WAves Nearshore (SWAN) wave model, is used to compute water surface elevations, time of inundation, depth-averaged currents and wave statistics from a suite of 14 hurricane wind and pressure fields for each mesh year. Maximum water surface elevation and inundation time differences correspond with coastal basins featuring historically negligible riverine sediment inputs and wetland loss as well as a coastal basin with historically substantial riverine inputs and wetland gain. The major finding of this analysis is maximum water surface elevations differences from 1970 to 2010 are 0.247 m and 0.282 m within sediment-starved Terrebonne and Barataria coastal basins, respectively. This difference is only 0.096 m across the adjacent sediment-abundant Atchafalaya-Vermilion coastal basin. Hurricane Rita inundation time results from 1970 to 2010 demonstrate an increase of approximately one day across Terrebonne and Barataria while little change occurs across Atchafalaya-Vermilion. The connection between storm surge characteristics and changes in riverine sediment inputs is also demonstrated via a sensitivity analysis which identifies changes in sediment inputs as the greatest contributor to changes in storm surge when compared with historical global mean sea level (GMSL) rise and the excavation of major navigation waterways. Results imply the magnitude of the challenge of preparing this area for future subsidence and GMSL rise.
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