海岸侵蚀是沿海岸线的土地、岩石或沙子的磨损。除了来自海洋的自然力量，如风暴潮和气候变化导致的海平面上升，许多人类活动，如港口建设，维护疏浚等，都有助于侵蚀过程。
我们向我们的高级海岸专家Kasper Kaegaard询问了五个关于海岸侵蚀的问题，以了解我们如何保护我们的海岸线免受这一持续挑战。
问:我们为什么要关注海岸侵蚀?
答:海岸侵蚀很重要，因为世界上大多数人口居住在靠近海洋的城市，这些地区中的大多数都受到海岸侵蚀的威胁。海岸侵蚀通常是由人造建筑或其他对天然海岸的干预造成的。海岸侵蚀的风险主要是对基础设施的破坏，即房屋或道路在风暴中被破坏，但也对沿海景观的舒适性造成威胁。许多人喜欢海滩和海岸景观，如果海滩被侵蚀，这会降低本来喜欢海滩的人的生活质量。对房价的研究表明，在海滩肥沃的地方，房价有明显的上涨趋势，这清楚地表明人们对高质量海滩的重视。
海岸侵蚀的良好解决方案需要熟练的工程师和建筑师共同努力，制定海岸方案，既能解决海岸侵蚀对基础设施的风险，又能创造美丽的海滩和海滨地区供人们享受。这些项目面临的最大挑战既有技术方面的——因为好的解决方案可能很难设计，而且需要对自然沿海过程有高度的了解——也有资金方面的;也就是说，谁应该为海岸保护买单?
问题往往是，从海岸侵蚀问题的解决方案中受益最多的人，即住在第一排房子里的人，对一个有宽阔公共海滩的综合解决方案不感兴趣，因为这可能会吸引人群到该地区。因此，应对这一挑战的责任落在了当局身上。
问:在评估应对这一挑战的可能解决方案时，应该从哪里开始?
答:为了评估海岸侵蚀问题的可能解决方案，我们需要场地的基本数据，如历史海岸线位置、该地区的海浪和沉积物性质。这些信息现在通常可以从网上获取，比如历史卫星图像，MetOcean数据门户等。有了这些基本信息，就可以开始筛选可能的解决方案了。
在筛选过程的基础上，选定的解决方案可以提交到概念设计阶段，在这个阶段，顾问将对该地区的波浪、流动和泥沙运输进行更详细的研究，以确定所需的支撑结构长度和方案所需沙子体积的更精确细节。根据地区和解决方案的复杂程度，方案的设计需要或多或少的详细研究。最复杂的方案涉及高波浪能量的水下结构和高度建筑密集的地区，在这些地区，错误可能会产生严重的后果。有许多海岸保护结构没有按照设计工作的例子，因为水下结构和海岸过程之间的相互作用很难预测。然而，幸运的是，随着过去几十年开发的新工具，我们在这方面已经做得更好了。
问:水模拟可以在哪些方面帮助我们减轻海岸侵蚀的影响?你能给我们一些模拟场景吗?
答:在海岸研究中，我们总是依靠数据和数值模拟的结合。在DHI，我们主要使用基于过程的沿海过程模型，我们首先对其进行校准以匹配观测数据。其他模型也存在，例如经验模型，本质上是更简单的方程，拟合来匹配海滩剖面演变或海滩位置演变等观测数据。拟合经验模型以匹配观测数据的问题是，当引入拟议的海滩方案时，模型的行为可能无法被观测数据覆盖。因此，预测响应的不确定性比较大。对于基于过程的模型，模型假设更加基本，这意味着当模型根据当地数据进行校准时，预测拟议海滩方案的海岸响应时的不确定性要小得多。
当然，使用基于流程的模型是有成本的，那就是增加了运行时间。然而，我们认为，与其设计一个不符合计划的沿海方案，不如再等一段时间，以得到正确的稳健结果。
问:海岸工程师和顾问在确定为其项目使用哪种建模软件时，应注意哪些功能?
答:建模软件尽可能以过程为基础是很重要的。我的意思是，应该包括尽可能多的水动力、波浪和沉积过程。这限制了模型中假设的数量，从而降低了校准模型预测的不确定性。
此外，我发现非常重要的一点是这些模型使用起来简单直观。这提高了我的生产力，这是好的，但它也减少了我在设置和运行模型时所犯的错误。说实话:我们都会犯错误，但是当使用具有良好工作流和清晰用户界面的模型时，我们犯的错误会少得多。
对于我们更复杂的沿海项目，我无法在没有一个模型的情况下进行工作，该模型考虑了二维沉积物传输效应，并可以进行长期模拟。
问:您对海岸保护的未来有何展望?
答:由于气候变化和沿海地区城市扩张导致海平面上升带来的压力增加，海岸侵蚀将成为未来的一大挑战。随着冲浪和其他水上运动越来越受欢迎，人们也越来越关注海滩和近岸地区的娱乐用途。因此，趋势是越来越倾向于综合解决方案，解决基础设施和海滩设施的风险。
我认为我们现在使用的工具在未来会变得更加准确，并直接包括更多的过程，然而沿海系统的复杂性总是需要高质量的数据。更强大的模型和数据集成可能会进一步改善我们的预测和设计。
关于数字解决方案，我看到了在云中集成模型和模型使用的数据的明显好处。在某种程度上，在线波浪数据、海岸线位置等已经发生了这种情况，我认为未来我们会看到更多这样的情况。
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