Australia (University of New South Wales) Dam safety: study indicates probable maximum flood events will significantly increase over next 80 years
工程师用来帮助他们设计大型水坝和核电站等关键基础设施的降雨模型需要更新，以考虑到气候变化。
这是发表在《水资源研究》（Water Resources Research）上的一篇论文的结论，该论文计算出，由于大气湿度增加，澳大利亚546座大型水坝的“可能最大降水量”（PMP）估计值预计将平均增加14%至38%。
研究表明，在气候变化下，现有大坝将面临比目前假设更大的风险。
研究人员表示，现有的PMP模型至少已有20年没有更新，最近的气象事件已经表明气候正在变暖，使风暴更加强烈和频繁。
“考虑到大坝的水量，它们涉及很多风险。世界上一些最严重的洪水是由于极端风暴压倒了大坝，导致它失败并在下游释放出一堵水墙，“新南威尔士大学悉尼水研究中心的Johan Visser说，他是该论文的主要作者与墨尔本大学的学者合作。
“工程师设计大坝以适应可以合理预期在特定位置发生的最大洪水事件，称为可能的最大洪水 – PMF。要解决这个问题，您首先需要计算该地区在一定时间内气象上可能的最大降雨深度，我们称之为可能的最大降水量 – PMP。
“问题在于PMP的计算完全基于历史数据，而不考虑未来的气候条件。这意味着几十年前建造的许多大型水坝都是根据代表凉爽气候的信息设计的。
“这项研究的目的是分析PMP估计值在过去六十年中是否发生了变化，以及如果我们考虑到已知气候变化导致大气湿度的潜在增加，这些估计在未来可能会如何变化，”Visser先生说。
纳入气候模型
目前针对澳大利亚各个时间范围和地点的PMP指南由气象局整理和发布。
这项新研究由澳大利亚各地的10家领先的供水商和大坝所有者资助，重新分析了现有的气象记录，并添加了过去20年中以前未包括的最新数据。然后，研究人员通过结合备受推崇的耦合模型比较项目第6阶段（CMIP6）的最新气候情景模型来计算未来的潜在变化。
这些气候模型用于探索下个世纪的一系列全球经济选择将如何影响温室气体排放。
该论文的结果表明，在过去的60年中，澳大利亚各地的PMP估计值有所增加，并且由于大气湿度的预测增加，预计还会进一步增加。根据观测数据的轨迹，很明显PMP将系统性增加。气候模型模拟证实了这一点，表明所分析的每种气候情景都进一步增加。
对于最坏的未来情况，如果不实施绿色政策，碳排放量在2100年之前仍然是最高的，PMP估计澳大利亚大型水坝位置的平均增长率可能增加38%。
即使使用关于排放和随后的气候变化的最保守（低）估计，该模型也表明澳大利亚的PMP平均增加了13%。
研究人员表示，他们已经表明，目前计算PMP的方法可能已经过时，并且没有考虑到当前大气条件变化的潜在后果，更不用说预测未来的后果了。
研究结果表明，澳大利亚的最大持续露点（PMP计算中的输入）在历史记录中有所增加，并且预计在未来80年内，所有被称为共享社会经济路径（SSP）的模拟气候情景将进一步增加，从而导致PMP估计值增加。
“温度每升高1摄氏度，大气中可以容纳大约7%的水，”Visser先生说。
“我们已经在观测记录中看到，极端降雨事件和洪水正变得越来越频繁和强烈。
“观测数据显示，大气湿度在历史记录中一直在增加，当你也考虑到气候模型的未来气候预测时，你会看到它在未来会进一步增加。
“对于我们分析的所有情景都是如此，即使是最保守的低估计，其中越来越多地转向可持续实践。因此，在任何未来的情况下，我们的估计是PMP将会增加。
“这令人担忧，因为如果PMP增加，那么我们的PMF估计也会增加。大坝所有者定期审查其大坝在各种故障情况下的安全性能，这项研究强调了确保未来这些审查考虑气候变暖对极端洪水的影响的重要性。
“目前用于估计可能最大降雨量的方法的一个问题是，澳大利亚最后一次更新是在1990年代末或2000年代初。因此，已经不包括20年的大气湿度和降雨数据。
墨尔本大学的Rory Nathan教授是参与这项研究的主要合作者之一，他说：“世界上还没有一个国家更新用于估计PMP以解释气候变化的操作程序，这项研究提供了第一个证据，证明这些程序需要审查。
“需要一些时间来找出利用这些发现来更新行业实践的最佳方式，但我们正面临气候危机，这项研究增加了我们需要遏制碳排放的紧迫性。
Global importance of PMP modelling
The researchers say it is hard to make a generalised recommendation with regards to potential upgrades to dam infrastructure across Australia based on the implications of the results of their new study.
That’s because the location, climate and design of each dam varies significantly, and individual risk and cost assessments would need to be done on a case-by-case basis. It also needs to be stressed that climate change is continually evolving, and the increase in extreme rainfalls associated with a warming climate is just one of the factors that dam owners need to consider when regularly reviewing the safety performance of their dams.
But they highlight the fact that previous amendments to PMP estimates have resulted in large-scale dam enhancements.
For example, the Warragamba Dam that supplies water to Sydney had its wall raised by 5.1 metres and an auxiliary spillway (18,000 m3/s capacity) constructed after hydrological studies in the 1980s showed the original spillway (10,000 m3/s capacity) was undersized and the risk of dam break was unacceptably high.
Professor Ashish Sharma, co-author of the paper from UNSW’s School of Civil and Environmental Engineering, said: “This is an important piece of research, not just for Australia but also across the world. The approach to PMP is developed and recommended by the World Meteorological Organization and is used more or less consistently by countries around the globe.
“Anybody who is planning to build a large dam needs to think 50 to 100 years ahead, and this research makes clear that future planning now needs to consider the future impacts of climate change on the plausible upper limit of rainfall extremes.”
This research was supported by leading Australian water organisations including Hydro Tasmania, Melbourne Water, Murray-Darling Basin Authority, Queensland Department of Natural Resources Mines and Energy, Seqwater, Snowy Hydro, Sunwater, West Australian Water Corporation, and WaterNSW, and also by the Australian Research Council (ARC).