沿海地区是社会经济高度集聚的区域,在全球气候变化和快速城市化背景下,极易遭受海平面上升和台风风暴潮灾害的直接影响,其社会经济的暴露度不断增加。如何提高沿海地区防范极端灾害的能力,进而建立以风险防范为核心的区域安全预警体系,是当前灾害风险研究领域的热点方向。本文立足于沿海特大城市——上海,系统构建了研究区海平面上升情景库、可能最大风暴潮(PMSS)情景矩阵以及海平面上升-可能最大风暴潮复合情景库,并利用数值模拟和情景分析方法,全面评估了海平面上升、可能最大风暴潮以及海平面上升-可能最大风暴潮复合情景的危险性和社会经济风险,并尝试提出了研究区应对极端灾害的适应性策略。论文主要工作和结论如下:(1)长江口海平面上升预测情景构建:系统梳理了研究区海平面上升的研究成果,采用三种不同方法构建了研究区海平面上升情景。基于IPCC-AR5的RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种路径情景,确定了研究区海平面上升预测值;基于国家海洋局(SOA)海平面公报,计算了研究区海平面上升预测值;基于吴淞和吕四站的历史年均潮位数据,采用自回归滑动平均模型与正弦曲线拟合模型,预估了研究区海平面上升预测值。最后,基于上述5类预测(每种预测值包括高、中、低3种程度),以2013年为基准年份,2030、2050、2100年为目标年份,共组合得到45种情景,最终建立了一套较为完善的长江口海平面上升预测情景库。(2)上海地区可能最大风暴潮情景构建:利用1949~2016年中国气象局的热带气旋最佳路径数据集,通过不同概率分布模型估算了中心最低气压与登陆气压;统计1981~2010年宝山和徐家汇站的平均海平面气压,确定了外围气压;根据经验性风压关系,拟合影响上海的历史台风数据,确定了近中心最大风速和最大风速半径。统计1949~2016年影响上海的登陆型台风数据,设定了2种台风偏转角度。兼顾模拟精度和模拟效率,系统设定了台风的起始点、终止点位置,移动速度以及持续时间,完成了可能最大热带气旋(PMTC)的路径参数设置,最终构建了60场上海地区可能最大风暴潮(PMSS)情景矩阵。(3)海平面上升、可能最大风暴潮以及复合情景的危险性评估:利用构建的研究区海平面上升情景开展危险性研究,结果表明海平面上升对研究区的影响总体较轻缓。但海平面上升可能会诱发滨海湿地的生态类型发生反向演替,现有光滩将被淹没直至消失,而草滩不断萎缩甚至退化为光滩。基于可能最大风暴潮(PMSS)情景,利用MIKE 21模型开展危险性研究,结果表明PMSS造成的影响剧烈,尤其郊区岛屿、浦西和浦东新区部分区域,且淹没程度随其强度增加而增加。海平面上升-可能最大风暴潮复合情景下,淹没区主要集中在郊区岛屿,浦西北部的嘉定区等9区,浦东新区的北部以及临港新城。海平面上升因素主要影响淹没深度,而PMSS则决定淹没范围。(4)海平面上升-可能最大风暴潮复合情景的风险评估:潜在人口损失通过人口伤亡率与淹没深度的指数方程进行估算,结果表明,潜在人口损失风险较高的区域主要集中在郊区的崇明、长兴、横沙三岛,浦西的嘉定区、宝山区、杨浦区,浦东新区的北部黄浦江口附近的几个乡镇/街道与东南角的临港新城。其中,偏转角度为32°和75°的复合情景分别对崇明岛、崇明岛和宝山区人口的影响较大。直接经济损失利用不同土地利用类型的经济损失脆弱性方程进行估算,结果表明,直接经济损失较大区域与潜在人口损失高风险区较为一致,主要集中于宝山区、崇明岛、嘉定区和浦东新区。(5)海平面上升-可能最大风暴潮复合灾害的应对策略研究:以工程策略为主,非工程策略为辅,强调“挡”、“排”、“蓄”、“渗”四大关键要素。工程策略包括海塘、防汛墙的建设,排水、除涝能力的提升以及蓄水空间的构建;而非工程策略包括生态城市建设、应急避难规划以及防灾意识提高三个层面。