降低交通基础设施对自然灾害脆弱性的经济案例

巴西交通部门备忘录 巴西的交通资产及其支撑的社会经济活动面临多种气候和自然灾害风险。气候变化正加剧这种风险，影响包括大豆出口在内的关键走廊。对关键交通资产进行适应气候的积极投资和维护计划，将有助于巴西避免代价高昂的延误/绕行和昂贵的重建关键基础设施。这些举措的投资回报率高。此外，交通领域的有效应急响应机制对于将交通中断导致的经济损失降至最低至关重要。 泰丝·丰塞卡和乔安娜·摩尔 致谢：这份说明是巴西可持续与韧性交通物流项目（P179908）一系列分析与建议产出之一，该项目在比安卡·比安奇·阿尔维斯（交通实践经理，拉丁美洲和加勒比地区）和路易斯·阿尔贝托·安德烈斯（基础设施项目主管，巴西）的指导下进行。团队感谢同事景雄（高级交通专家）、亚历杭德罗·霍约斯（高级交通专家）和弗雷德里科·佩德罗索（灾害风险管理专家）的建设性同行评审。 此笔记总结了Guillaume L’Her, Amy Schweikert, Xavier Espinet, Lucas Eduardo Araújo de Melo,和Mark Deinert. (2024). “运输韧性与气候影响适应——以巴西农业运输为例，”复杂网络及其应用XII，(pp.243-250)。http://doi.org/10.1007/978-3-031-53503-1_20 背景 巴西广阔多样的地理环境导致了一系列气候和自然灾害，威胁着该国的经济和社会发展（图1）。2021年，国家因自然灾害造成的年损失已估计为39亿美元。1 并且气候变化预计将在未来几年增加该国面临气候和自然灾害的风险。 洪水和强降水一直是巴西破坏性最强的灾害。自1991年以来，这些灾害造成的物质损失占所有损失总额的70%以上，达到1180亿雷亚尔。3 对于巴西的交通运输基础设施，道路、铁路、水路、港口、机场和桥梁等关键资产面临着气候和自然灾害的威胁。在这些灾害中，洪水、滑坡、火灾和干旱对巴西的交通运输基础设施及其所支持的社会和经济活动构成了最大风险。4 对每项这些关键风险暴露进行的资产级分析表明，至少受到其中一项风险影响的交通基础设施的总价值已经超过 3580 亿美元，其中一些关键资产同时面临多种风险5 • 所有易受洪水影响资产的价值6 超过2540亿美元。 • 有高达25%的道路、23%的铁路线、7%的港口以及10-17%（分别指中小型机场）的机场位于易发生2级以上滑坡的位置，这些地区的总资产价值为2640亿美元，面临着这一风险。 • 火灾风险，因干旱和极端高温加剧，目前威胁着9-12%的道路网络、6%的铁路线路、7-10%的机场和12%的港口。• 52%的港口和35%的水道公里运营面临干旱风险，总暴露资产价值超过920亿美元。 气候变化可能会加剧现有风险，特别是通过强降水和极端高温。7到2040年，据估计将有超过35%的交通基础设施将面临强降水事件的增加8并且有37%以上的港口、61%的小型机场和70%的水路将经历极端高温。9 气候变化和自然灾害的影响远远超出了物质损失。交通运输基础设施和服务提供的对基本服务、贸易流和商业供应链的干扰具有社会和经济级联效应。在拉丁美洲和加勒比地区，估计企业每年因能源、交通和水电等基础设施系统的中断而额外承担约1%的GDP成本。10 在巴西，该数值略高，据估计，巴西企业因基础设施中断每年损失约1.3%的巴西GDP，其中运输中断占这些损失的一半。 对供应链的经济影响：大豆出口路线气候脆弱性的示例 大豆出口是巴西国内生产总值最大的单一商品贡献者，2019年达261亿美元。112020年，该国的豆类出口量达到近8300万吨。虽然有35%的巴西豆通过铁路运抵港口，但其余65%则通过卡车运输。这种对道路运输的依赖导致豆类运输成本高昂，并使对巴西经济和全球粮食安全至关重要的这一价值链面临自然灾害的显著风险。由滑坡造成的道路网络损坏，加上洪水和强降雨的加剧，可能导致昂贵的基础设施维修。12服务中断，以及漫长的绕行。 为了评估绕行的潜在经济成本，对33条关键的 soybean 出口路线进行了断链分析（见图3）。13这些路线是根据暴露在高电流和未来滑坡风险，以及洪水和强降雨加剧而选择的。14计算每条关键道路路段的损失成本，使用了在起点和终点之间重新规划路线所需的增量成本，结合了路线特有的每年大豆运输总量和每吨-千米成本。对超过900个主要道路网络路段进行了分析，用于沿33条路线运输大豆出口。 尽管滑坡风险在地理上高度集中——仅有900个道路路段中的57个路段处于高风险状态——且仅限于少数几条走廊，但这些道路路段的任何中断都可能会非常昂贵（参见表1）。根据目前的滑坡和洪水暴露条件，单个道路路段的损坏可能导致大豆运输成本每年增加300万美元（路线15）至7.44亿美元（路线27）。在当前的暴露条件下，31条路线中运输成本的中值年度增加额为3400万美元（路线3）。气候变化可能会加剧这些成本。目前处于风险中的近80%的路段在未来2040年的气候变化情景中也面临着强降水风险的增加。2040年强降水增加的区域可能会面临洪水风险和滑坡风险的增加。 图3显示了评估的路线以及中断分析中受“扰动”或中断的关键路段。按州计算的总成本也通过将其地理边界内因山体滑坡、洪水和强降雨而需要重新路由的每一段线路相加来计算。帕拉和圣保罗受到的总成本影响最大（如果所有中断路线都失效，将超过19亿美元）。 在帕拉州，高潜在绕行成本是由于该州国家公路网络的稀疏性，导致绕行距离非常长。在圣保罗（以及在一定程度上，巴拉那州），高成本是由于该州有最多路段暴露在高和非常高滑坡易发性、洪水和强降水的影响下，以及其港口作为几条大豆出口路线的终点的的重要性。马托格罗索州，作为大豆出口总量最多的州，滑坡易发性风险相对较低，从而降低了其总体负担。 前进方向 鉴于巴西交通基础设施在气候和自然灾害方面的风险和脆弱性存在明确的经济必要性，未来的方向应将投资集中于气候韧性交通，以实现可持续的服务、贸易和物流。从资产层面转向系统层面，考虑走廊发展将改善韧性规划。韧性交通投资项目应遵循生命周期方法设计15 聚焦以下五个支柱：（1）系统规划与融资、（2）工程与设计、（3）运营与维护、（4）应急预案、（5）制度能力与协调。巴西提升韧性交通投资的三点建议涵盖了这五个支柱。 1. 制定主动投资计划，以应对关键交通基础设施和经济走廊的气候适应性问题. 为应对日益增加的气候风险，提升巴西交通基础设施的韧性，采取面向未来的投资方法，针对脆弱资产和关键物流走廊至关重要。应用韧性生命周期方法的前两个支柱，如滑坡预防和排水升级等主动干预措施，可将巴西联邦公路网络的经济影响减少5%至50%。16 要在2030年前实现巴西的可持续发展目标，预计需要在道路基础设施上投入4340亿美元（占GDP的17.8%）。这一数字包括一个参考情景，该情景假设农村通达性指数全面覆盖，这将需要1550亿美元用于新建基础设施，700亿美元用于维护现有网络，以及1080亿美元用于更换在2030年前达到使用寿命的资产。这些数值是基于历史气候条件计算的。鉴于该国广阔的领土、通过河流的自然连通性以及环境限制，一种不一定能实现100%农村通达性指数的道路覆盖的更精准的方法可能更合适。在这种目标投资情景下，为确保到2030年道路投资具有韧性所需的200亿美元额外成本是边际的（另外还需要340亿美元以确保到2040年具有韧性）。其中大部分投资将集中在滑坡预防和道路沿线排水网络的适应性改造上，以确保更大的排水能力，以应对增加的洪水风险。然而，有效优先排序这些投资取决于系统评估资产脆弱性和风险的能力。 为此，韧性应作为基础设施规划过程中的核心决策标准嵌入其中。道路资产管理系统（RAMS）可以通过将资产状态数据与地理空间气候灾害地图和脆弱性评估相结合，成为此工作的关键工具。这种整合能够识别高风险路段，并支持基于结构状态和预计气候影响进行有针对性的投资。为了使这些系统投入运营，强大的数据收集、跨机构信息共享和制度协调至关重要—— 强调需要建立强有力的治理机制和相关实体的能力建设（韧性生命周期方法的第五支柱）。 特别针对大豆出口，在关键经济走廊上积极投资适应气候变化的项目，可以为每1美元的适应投资带来2美元的经济效益。经济走廊的总适应投资需求为4.7亿美元，在20年期间具有9.8亿美元的潜在效益。在总共57个暴露的段落中，只有一个段落，其主动减少滑坡影响的投资成本高于修复和改道的成本。17 如果考虑到这些走廊对其他货物和人员流动造成干扰的成本，那么经济效益可能还会更高。这些结果强调了综合识别风险区域和主动升级需求的必要性，以及由此产生的维修和干扰成本。规划至关重要，需要根据风险、资产关键性和成本效益分析来优先考虑有韧性的干预措施。在这些领域和其他应急和灾害响应能力上持续投资，可以进一步在当前和未来的气候变化条件下降低潜在灾害影响。 这些发现加强了采用全面、风险导向的规划方法的需要，该方法结合了物理资产状况、气候脆弱性和经济影响分析。将这些标准嵌入国家投资战略和资产管理框架对于确保巴西交通运输基础设施在未来气候情景下的弹性和可靠性将是关键。 2. 投资更频繁、更有效的日常道路维护。 良好的维护和资产管理对于创建有韧性的道路至关重要（韧性生命周期方法的支柱3）。由于气候变化导致自然灾害的频率和严重程度不断增加，道路的退化速度加快。图4比较了在两种情景下道路质量随时间的变化：包含气候变化和不包含气候变化。实线表示基准情景，而虚线说明了由气候变化影响导致的加速退化，包括降雨量更大和温度更高。图4a显示，在气候变化情景下，道路状况下降得更快，导致使用寿命显著缩短。更多的常规维护有助于减少和减缓退化，如图4b所示，与当前忽视道路直到其达到严重破旧的状态的现有策略相比，在长期内可降低成本高达40%。 状态。 图4.气候变化对道路恶化和服务寿命的影响 (a) 无日常维护和 (b) 有日常维护。即使不考虑气候变化。 更好的道路养护也使得障碍点或需要改进的路段能够被快速识别。在多年基于绩效的合同（例如CREMA“）下，可以设计弹性维护和运营。恢复与维护合同”)以动员私营部门投资，主动整合气候韧性维护措施。在巴西，新一代CREMA合同的执行可以引入一个基本的气候风险与韧性管理计划作为承包商的义务，从而支持长期可持续性。20 此外，RAMS应通过整合气候脆弱性数据，支持弹性资产的有效维护和修复，并允许道路部门利益相关者在之间实现透明度和数据共享性。 通过长期、基于绩效的维护合同吸引私营部门可以提升服务的效率、可靠性和可持续性。这些合同模式促进基于生命周期的规划，确保更可预测的融资需求，并创造维护资产状况的激励措施。与此同时，将社区微型企业纳入日常和本地化维护活动（如清除杂物和较小排水工程）可以在偏远或服务不足的地区扩大服务范围，同时创造本地就业机会并促进社会包容。 3. 准备应急预案以最大程度减少中断发生时的影响。 运输部门有效的应急响应机制对于减少交通中断造成的经济损失至关重要。我们的分析表明，将主要经济走廊应对交通中断的响应时间从1天增加到2天，在20年的时间范围内可能产生超过9亿美元的经济影响。应急响应投资可能包括确保配备适当的设备以应对紧急情况，例如应急车辆、重型机械和备用材料。应急响应可以通过使用带有循环条款的备用合同来设计道路维护，这些合同可以使用参数化方法激活，允许参与的承包商通过交叉调动或分包来修改合同和应对灾害。道路管理部门必须设立一个负责制定应急响应计划和沟通协议的应急响应中心，与其他应急和灾害相关利益方（如民防和气象地质服务）进行强有力的合作与协调，以开发预警系统和道路气象信息系统，这些系统可以集成在道路封闭的决策协议中。 为加速复杂干预措施，巴西将受益于更具敏捷性的采购和财务管理框架。预先批准的合同、应急预算和应急协议等工具可以显著缩短对超出常规清除范围的突发事件的响应时间。通过框架合同或基于绩效的合同参与私营部门，也能支持及