Natural Hazards and Earth System Sciences

Abstract. This work investigates historical variation and trends in storm climate for the South Portugal region, using data from wave buoy measurements and from modelling, for the period 1952 to 2009. Several storm parameters (annual number of storms; annual number of days with storms; annual maximum and mean individual storm duration and annual 99.8th percentile of significant wave height) were used to analyse: (1) historical storminess trends; (2) storm parameter variability and relationships; and (3) historical storminess and its relationship to the North Atlantic Oscillation (NAO). No statistically significant linear increase or decrease was found in any of the storm parameters over the period of interest. The main pattern of storm characteristics and extreme wave heights is an oscillatory variability with intensity peaks every 7–8 yr, and the magnitude of recent variations is comparable with that of variations observed in the earlier parts of the record. In addition, the results reveal that the NAO index is able to explain only a small percentage of the variation in storm wave height, suggesting that more local factors may be of importance in controlling storminess in this region.

Tóm tắt. Nhiều vụ sạt lở đất nông và dòng chảy sỏi được khởi phát bởi mưa. Do đó, đánh giá nguy cơ sạt lở khu vực thường dựa trên các ngưỡng cường độ - thời gian (ID) mưa thu được từ thực nghiệm và các danh mục sạt lở đất. Thông thường, hai đặc điểm của các sự kiện mưa được vẽ và gán nhãn với sự xuất hiện hoặc không xuất hiện của sạt lở (nông). Sau đó, một đường phân cách hoặc khu vực được vẽ, chủ yếu trong không gian logarit. Bối cảnh thực tiễn của ID là thường chỉ có thông tin khí tượng có sẵn khi phân tích sự xuất hiện (không) của sạt lở nông và cùng lúc đó, thông tin về mưa có thể là một dấu hiệu tốt cho cả yếu tố kích hoạt khí tượng và nguyên nhân thủy văn. Mặc dù đã được áp dụng trong nhiều nghiên cứu trường hợp, cách tiếp cận này gặp phải nhiều kết quả dương giả cũng như sự hiểu biết hạn chế về quá trình vật lý. Một số bước đầu tiên hướng tới một cách tiếp cận dựa trên thủy văn hơn đã được đề xuất trong quá khứ, nhưng những nỗ lực này đã nhận được sự theo dõi hạn chế. Do đó, mục tiêu của bài báo của chúng tôi là (a) phân tích một cách có phê phán khái niệm ngưỡng ID mưa đối với sạt lở nông và dòng chảy sỏi từ quan điểm thủy-khí tượng và (b) đề xuất một khuôn khổ khái niệm kích hoạt - nguyên nhân cho đánh giá nguy cơ thủy-khí tượng khu vực dựa trên các ví dụ được công bố và thảo luận liên quan. Chúng tôi thảo luận về các ngưỡng ID liên quan đến thời gian quay lại của mưa, vật lý đất, độ dốc và cân bằng nước lưu vực. Với bài báo này, chúng tôi nhằm đóng góp vào việc phát triển mô hình khái niệm mạnh mẽ hơn cho đánh giá nguy cơ sạt lở khu vực dựa trên sự hiểu biết về quá trình vật lý và dữ liệu thực nghiệm.

Tóm tắt. Các loại đất bột núi lửa bao phủ một diện tích rộng lớn của dãy Apennine Campania đang phải chịu các hiện tượng bất ổn định lặp đi lặp lại. Nghiên cứu này phân tích sự kiện xảy ra vào ngày 5 và 6 tháng 5 năm 1998 đã ảnh hưởng đến Pizzo d’Alvano (Campania, miền nam Italy). Hơn 400 vụ trượt liên quan đến các lớp trầm tích bột núi lửa cạn đã được kích hoạt bởi mưa lớn kéo dài nhưng không cực đoan. Các vụ trượt đất đã ảnh hưởng đến các lớp trầm tích bột núi lửa bao phủ các đỉnh núi đá vôi dốc đứng và bao gồm trượt đất-bùn chảy và các dòng chảy bùn nhanh. Khoảng 30 kênh chính đã bị xói mòn sâu bởi các dòng chảy, đạt tới các tán tích, đọng lại tới 400.000 m3 vật liệu ở các khu vực chân đồi. Khoảng 75% các vụ trượt có liên quan đến các không đồng nhất hình thái như vách đá vôi và đường giao thông. Bề mặt trượt nằm trong lớp phủ bột núi lửa, thường ở đáy của một lớp đá bọt. Đặc trưng địa kỹ thuật của các lớp trầm tích bột núi lửa đã được thực hiện thông qua các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và hiện trường. Mô hình số về quá trình thấm và phân tích ổn định đã được thực hiện trên bốn mô hình đơn giản hóa đại diện cho các cài đặt khác nhau quan sát được tại các khu vực nguồn. Mô hình thấm cho thấy sự hình thành của các xung áp suất lỗ rỗng trong các lớp đá bọt và sự gia tăng có địa phương áp suất lỗ rỗng tương ứng với các không đồng nhất địa tầng như một phản ứng đối với sự kiện mưa đã được ghi nhận giữa ngày 28 tháng 4 và 5 tháng 5. Mô hình số cung cấp các giá trị áp suất lỗ rỗng cho các phân tích ổn định và chỉ ra các điều kiện quan trọng nơi xảy ra các không đồng nhất địa tầng hoặc hình thái. Nghiên cứu này loại trừ sự cần thiết của dòng chảy nước ngầm từ lớp đá nền xuống lớp phủ bột núi lửa để xảy ra bất ổn định.

Tóm tắt. Các dòng đất (debris flow) do sự vỡ hồ băng gây ra đã nhiều lần gây ra thảm họa tại nhiều khu vực núi cao trên thế giới. Sự biến đổi nhanh chóng của môi trường băng và đáng kể do sự ấm lên của khí quyển cùng với sự phát triển nhân tạo gia tăng tại hầu hết các khu vực này tạo ra nhu cầu đánh giá nguy cơ và mô hình hóa tương ứng một cách đầy đủ. Mục đích của bài báo này là cung cấp một phương pháp mô hình hóa mà tính đến sự phát triển hiện tại của môi trường băng và thỏa mãn việc đánh giá nguy cơ theo kiểu đầu tiên chắc chắn từ các vụ vỡ hồ băng. Hai mô hình GIS dựa trên địa hình mô phỏng dòng đất liên quan đến sự vỡ hồ băng được trình bày và áp dụng cho hai sự kiện vỡ hồ tại dãy Alps Thụy Sĩ phía nam. Các mô hình dựa trên thông tin về hồ băng được lấy từ dữ liệu viễn thám, và trên các mô hình độ cao số (DEM). Quy trình dòng chảy thủy văn được sử dụng để mô phỏng dòng đất phát sinh từ sự vỡ hồ. Do đó, một cách tiếp cận nhiều hướng và một cách tiếp cận đơn hướng được áp dụng. Sự lan tỏa của dòng đất được cung cấp dưới dạng các giá trị liên quan đến xác suất, chỉ ra khả năng nguy cơ của một vị trí nhất định. Khoảng cách mà dòng đất di chuyển được tính toán dựa trên dữ liệu thực nghiệm về độ dốc trung bình. Các kết quả cho thấy rằng cách tiếp cận nhiều hướng nói chung mang lại sự lan tỏa chi tiết hơn. Tuy nhiên, cách tiếp cận đơn hướng thì lại mạnh mẽ hơn trước các sai sót từ DEM và do vậy, phù hợp hơn cho tự động hóa quy trình. Mô hình được thử nghiệm với ba DEM được tạo ra khác nhau (bao gồm DEM từ ảnh hàng không và ảnh vệ tinh). Ứng dụng tiềm năng của các DEM tương ứng được thảo luận với trọng tâm đặc biệt vào các DEM được lấy từ vệ tinh nhằm sử dụng ở những khu vực núi cao xa xôi.

Tóm tắt. Sự tương tác giữa các yếu tố vật lý từ các quá trình hải dương học, thủy văn và khí tượng học tại các khu vực ven biển có thể dẫn đến tình trạng lũ kết hợp. Các sự kiện lũ kết hợp, như cơn bão Idai và cơn bão Harvey, đã chỉ ra những hậu quả tàn khốc của việc xảy ra đồng thời của lũ ven biển và lũ sông. Một số nghiên cứu gần đây đã điều tra khả năng xảy ra lũ kết hợp ở quy mô lục địa dựa trên các biến mô phỏng của các yếu tố gây lũ, chẳng hạn như bão triều, lượng mưa và lượng nước sông. Ở quy mô toàn cầu, điều này chỉ mới được thực hiện dựa trên các quan sát, vì vậy đã bỏ sót một diện rộng lớn của bờ biển toàn cầu. Mục đích của nghiên cứu này là lấp đầy khoảng trống này và xác định các khu vực có tiềm năng lũ kết hợp cao từ lượng nước sông và các cực trị bão triều tại các cửa sông trên thế giới. Để thực hiện điều này, chúng tôi sử dụng dữ liệu thời gian hàng ngày về lượng nước sông và bão triều từ các mô hình toàn cầu hiện đại, được điều khiển bằng lực lượng khí tượng nhất quán từ các tập dữ liệu tái phân tích. Chúng tôi đo lường tiềm năng lũ kết hợp bằng cách phân tích cả hai biến này liên quan đến thời gian, sự phụ thuộc thống kê chung và chu kỳ trở lại chung. Phân tích của chúng tôi chỉ ra nhiều khu vực có sự sai lệch khỏi tính độc lập thống kê và không thể được xác định trong các nghiên cứu toàn cầu trước đó chỉ dựa vào quan sát, chẳng hạn như Madagascar, bắc Maroc, Việt Nam và Đài Loan. Chúng tôi báo cáo các cơ chế gây nguyên nhân có thể cho các mẫu không gian quan sát được dựa trên tài liệu hiện có. Cuối cùng, chúng tôi cung cấp cái nhìn ban đầu về những tác động của hành vi phụ thuộc hai biến đối với việc phân loại nguy cơ lũ lụt, lấy Madagascar làm trường hợp nghiên cứu. Phân tích toàn cầu và địa phương của chúng tôi cho thấy cấu trúc phụ thuộc giữa các yếu tố gây lũ có thể phức tạp và có thể ảnh hưởng đáng kể đến xác suất chung của các cực trị lượng nước và bão triều. Những điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải tinh chỉnh các đánh giá rủi ro lũ lụt toàn cầu và kế hoạch khẩn cấp để tính đến những tương tác tiềm năng này.

Tóm tắt: Các thảm họa tuyết lở liên quan đến những tổn thất tài chính đáng kể. Do đó, việc đánh giá rủi ro tuyết lở phải dựa trên một đánh giá nhất quán và chính xác về những bất định liên quan đến mô hình hóa các khu vực trượt tuyết và ước tính tiềm năng thiệt hại. Chúng tôi liên kết một mạng Bayesian (BN) với Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) để đánh giá rủi ro tuyết lở nhằm tạo điều kiện cho việc mô hình hóa rõ ràng tất cả các tham số liên quan, các mối quan hệ nguyên nhân của chúng và những bất định liên quan một cách rõ ràng theo không gian. Quy trình đề xuất được minh họa cho một khu vực nghiên cứu điển hình (Davos, Thụy Sĩ) nằm trong dãy Alps của Thụy Sĩ. Chúng tôi thảo luận về tiềm năng của mô hình như vậy bằng cách so sánh các rủi ro ước tính bằng khung xác suất với những rủi ro thu được từ quy trình đánh giá rủi ro truyền thống. Mô hình được trình bày có thể làm cơ sở cho việc phát triển một phương pháp đánh giá rủi ro nhất quán và thống nhất.

Tóm tắt. Quét laser mặt đất (TLS) cung cấp các đám mây điểm có độ phân giải cao về địa hình và các thiết bị TLS mới với phạm vi vượt quá 300 m hoặc thậm chí 1000 m là công cụ mạnh mẽ để mô tả và giám sát các chuyển động của sườn dốc. Nghiên cứu này tập trung vào sự lở đất Åknes có khối lượng 35 triệu m3 ở phía Tây Na Uy, đây là một trong những vụ lở đất được nghiên cứu và giám sát nhiều nhất trên thế giới. Các đám mây điểm TLS được sử dụng cho phân tích cấu trúc của vách đá chính dốc đứng, khó tiếp cận của vụ lở đất, bao gồm đánh giá các tập hợp gián đoạn và trục gập. Các số liệu TLS thu thập vào các năm 2006, 2007 và 2008 cung cấp thông tin về sự dịch chuyển 3-D cho toàn bộ khu vực quét và không bị hạn chế như các thiết bị khảo sát truyền thống chỉ đến các điểm đo đơn lẻ. Ma trận biến đổi affine giữa hai lần thu thập TLS miêu tả chính xác các dịch chuyển của vụ lở đất và cho phép tách biệt chúng thành các thành phần dịch chuyển dịch chuyển, chẳng hạn như tốc độ và hướng dịch chuyển, và các thành phần quay giống như lật ngược. Nghiên cứu này cho thấy khả năng của TLS trong việc thu được thông tin dịch chuyển 3-D đáng tin cậy trên một khu vực lớn không ổn định. Cuối cùng, một mô hình không ổn định khả thi cho phần trên của vụ lở đất Åknes giải thích các dịch chuyển dịch chuyển và quay đã đo được bằng sự kết hợp của trượt phẳng về phía nam dọc theo lớp gneiss, sự lún trọng lực theo chiều dọc dọc theo bề mặt trượt đáy phức tạp, bước và sự lật ngược về phía bắc theo cấu trúc graben đã mở.

Tóm tắt. Bài báo trình bày một quy trình cho phép xác định các vết bỏng lớn và giám sát sự phục hồi của hệ thực vật trong những năm tiếp theo sau các đợt cháy lớn. Quy trình dựa trên các trường hợp 10 ngày của Các Tổ hợp Giá Trị Tối Đa của Chỉ Số Thực Vật Khác Biệt Chuẩn Hóa (MVC-NDVI), với độ phân giải không gian 1 km×1 km đạt được từ công cụ VEGETATION. Việc xác định vết cháy trong mùa cháy cực kỳ khốc liệt năm 2003 được thực hiện dựa trên phân tích cụm của các bất thường NDVI kéo dài trong chu kỳ sinh dưỡng của năm tiếp theo sau sự kiện cháy. Hai khu vực có vết bỏng rất lớn được chọn, nằm ở Trung và Tây Nam Bồ Đào Nha, và chuỗi thời gian của MVC-NDVI đã được phân tích trước khi các sự kiện cháy xảy ra và trong suốt giai đoạn sau cháy. Kết quả cho thấy rằng động lực học của hệ thực vật sau cháy ở hai khu vực được chọn có thể được mô tả dựa trên bản đồ tỷ lệ phục hồi được ước tính bằng cách khớp một mô hình đơn tham số về phục hồi thực vật với dữ liệu MVC-NDVI trên mỗi vết bỏng. Kết quả chỉ ra rằng quá trình phục hồi ở khu vực Trung Bồ Đào Nha chủ yếu liên quan đến thiệt hại do cháy hơn là mật độ thực vật trước năm 2003, trong khi đó điều kiện thực vật dường như có vai trò nổi bật hơn so với điều kiện thực vật sau sự kiện cháy, ví dụ như trong trường hợp của khu vực Tây Nam Bồ Đào Nha. Những khác biệt này nhất quán với các loại thực vật chính yếu của từng khu vực. Khu vực bị cháy ở Trung Bồ Đào Nha chủ yếu được chi phối bởi Pinus Pinaster mà sự tái sinh tự nhiên của nó phụ thuộc rất nhiều vào sự phá hủy hạt giống có trên bề mặt đất trong quá trình cháy, trong khi vết bỏng ở Tây Nam Bồ Đào Nha được môi trường bởi Eucalyptus có thể nhanh chóng mọc lại từ các chồi sau khi cháy. Ngoài sự đơn giản của nó, mô hình đơn tham số về phục hồi thực vật có ưu điểm là dễ dàng thích ứng với các dữ liệu vệ tinh có độ phân giải thấp khác, cũng như với các loại chỉ số thực vật khác.

Tóm tắt. Bài báo này xem xét sự phát triển qua thời gian lịch sử của ý nghĩa và cách sử dụng thuật ngữ "khả năng phục hồi". Mục tiêu là làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về cách thuật ngữ này được áp dụng trong giảm thiểu rủi ro thiên tai và giải quyết một số mâu thuẫn và tranh cãi đã phát sinh khi nó được sử dụng. Bài báo lần theo sự phát triển của khả năng phục hồi qua các lĩnh vực khoa học, nhân văn và pháp lý, chính trị. Nó xem xét cách mà cơ học đã chuyển giao thuật ngữ này sang sinh thái học và tâm lý học, và từ đó được các nghiên cứu xã hội và khoa học bền vững tiếp nhận. Như một số tác giả đã lưu ý, với tư cách là một khái niệm, khả năng phục hồi liên quan đến một số mâu thuẫn hoặc mâu thuẫn nghiêm trọng, chẳng hạn như giữa sự ổn định và động lực, hoặc giữa trạng thái cân bằng động (nội môi) và sự tiến hóa. Hơn nữa, mặc dù khái niệm khả năng phục hồi hoạt động khá tốt trong khuôn khổ của lý thuyết hệ thống tổng quát, nhưng trong những tình huống mà việc hình thành hệ thống ngăn cản thay vì thúc đẩy sự giải thích, một sự diễn giải khác về thuật ngữ là cần thiết. Điều này có thể xảy ra trong giảm thiểu rủi ro thiên tai, điều này liên quan đến việc chuyển hóa thay vì bảo tồn "trạng thái của hệ thống". Bài viết kết luận rằng sự quan niệm hiện đại về khả năng phục hồi có lợi từ một lịch sử phong phú về các ý nghĩa và ứng dụng, nhưng việc đọc quá nhiều vào thuật ngữ như một mô hình và một khuôn khổ thì có thể nguy hiểm - hoặc ít nhất là có thể mang lại sự thất vọng.

Tóm tắt. Đánh giá đa rủi ro đang trở thành một công cụ quý giá cho quy hoạch đất đai, quản lý khẩn cấp và triển khai các chiến lược giảm thiểu. Bản đồ đa rủi ro kết hợp tất cả thông tin có sẵn về mối nguy, độ dễ bị tổn thương và giá trị chịu tác động liên quan đến các hiện tượng nguy hiểm khác nhau, và cung cấp hỗ trợ định lượng cho việc ra quyết định phức tạp. Chúng tôi phân tích và tích hợp thông qua phương pháp dựa trên chỉ số chín mối đe dọa chính đang ảnh hưởng đến vùng Lombardy (Bắc Ý, 25.000 km2), cụ thể là rủi ro sạt lở đất, tuyết lở, lũ lụt, cháy rừng, động đất, khí tượng, công nghiệp (công nghệ); tai nạn đường bộ và thương tích lao động. Đối với mỗi mối đe dọa, chúng tôi phát triển một bộ chỉ số thể hiện rủi ro vật lý và khả năng ứng phó hoặc độ bền của hệ thống. Bằng cách kết hợp những chỉ số này thông qua các chiến lược trọng số khác nhau (tức là phân bổ ngân sách và logic mờ), chúng tôi tính toán tổng rủi ro cho mỗi mối đe dọa. Sau đó, chúng tôi tích hợp những rủi ro này bằng cách áp dụng trọng số AHP (Quy trình Phân tích Hệ thống Hệ thống), và chúng tôi phát triển một bộ bản đồ đa rủi ro. Cuối cùng, chúng tôi xác định các rủi ro nổi bật cho từng khu vực, và một số khu vực nóng về rủi ro. Phương pháp đề xuất có thể được áp dụng với mức độ chi tiết khác nhau tùy thuộc vào chất lượng dữ liệu có sẵn. Điều này cho phép áp dụng phương pháp ngay cả trong trường hợp dữ liệu không đồng nhất, điều này thường xảy ra trong các phân tích quy mô khu vực. Hơn nữa, nó cho phép tích hợp các loại hoặc chỉ số rủi ro khác nhau. Điểm số rủi ro tương đối được cung cấp từ phương pháp luận này, không tính trực tiếp xác suất xảy ra theo thời gian của các hiện tượng.