近日，澳门科技大学水利部数字孪生流域重点实验室（简称Digital Twin Laboratory，DT Lab）李行伟讲座教授研究团队在海洋工程领域顶刊Applied Ocean Research连续发表两项科研成果，分别聚焦澳门及珠江口风暴潮与城市水浸的人工智能快速预报，以及气候变化下的沿海工程极端海平面预测，形成从短期灾害预警到长期气候适应的研究框架。这是澳科大科研团队首次在该期刊发表学术论文。本研究首次针对珠江口重大台风，将高分辨率三维水动力模型与人工智能快速预报模型进行同步对照验证，阐明了模型各自的机理优势、适用场景与局限性，为澳门风暴潮与城市水浸数字孪生预报平台的建设提供技术支撑。

两篇论文题为Concurrent 3D modelling and AI-based forecasting of storm surge and urban flooding - a case study of Super Typhoon Ragasa (2518)及A new engineering approach for prediction of design extreme sea levels for climate change adaptation。论文主要作者来自澳科大DT Lab团队。第二项研究由澳科大与新加坡国立大学及新加坡盛裕集团（Surbana Jurong, SJ Group）海岸工程团队合作完成，进一步拓展了DT Lab的国际产学研合作。

在全球气候变化及海平面上升背景下，风暴潮及沿海水浸对高密度滨海城市带来日益严峻的挑战。澳门及珠江口人口和重大基础设施高度集中，同时受到台风、天文潮、风暴潮及海浪等多重因素影响。如何提升极端风暴潮预警能力，准确识别城市水浸的驱动因素，并科学制定面向未来气候变化的沿海防护标准，已成为澳门防灾减灾和韧性城市建设的重要课题。

澳科大自主研发的澳门风暴潮与城市水浸的人工智能预报技术。团队以2025年超强台风「桦加沙」为研究对象，建立包含潮汐、风暴潮和海浪相互作用的FVCOM-SWAVE三维水动力模型，引入长短期记忆网络（LSTM）开展风暴潮滚动预测，并与InfoWorks城市水浸模型相结合，模拟从近海风暴潮到澳门内港街道水浸的过程。模型结果通过监测资料和灾后实地调查进行验证。研究显示，人工智能模型在保持较高预测精度的同时具有显著的计算效率优势，可提供最长约12小时的提前预警；三维水动力模型则能更完整地描述潮汐、风暴潮、海浪及其相互作用等物理过程。本研究在澳门重大台风水浸成因分析中首次全面证明，风暴潮增水是造成澳门内港及周边街道水浸的主要驱动因素，而同期降雨对本次水浸演变的影响相对次要。上述研究结果有助于进一步明确澳门重大台风水浸预警和防护的重点，建设兼顾物理可靠性与快速预报能力的数字孪生预警平台。\

图1. 2025年超强台风「桦加沙」期间澳门内港街道水浸情景。（图片来源：澳广视 TDM）

图2. (a) 超强台风桦加沙期间，澳门内港的风暴潮观测值、LSTM的3小时滚动预报值与FVCOM模拟值对比。(b) 澳门地球物理与气象局记录的桦加沙期间澳门半岛五个监测站的降雨量与水浸演化过程。(c) 海事及水务局记录的桦加沙期间内港观测水位、天文潮位及风暴潮水位。

图3. 超强台风桦加沙灾后，澳科大水利部数字孪生流域重点实验室团队在澳门半岛开展实地调查与水浸深度测量

聚焦气候变化背景下的沿海工程极端海平面设计。传统方法通常依赖参数化台风模型重建历史风场，但最大风速半径等关键参数往往缺乏长期观测资料。为此，澳科大与新加坡合作团队提出利用历史最大总海平面（Total Sea Level, TSL）资料直接校准台风模型，减少对长期风速和气压资料完整性的依赖。团队分析了1954年至2025年间56个对珠江口有显著影响的历史台风，建立台风最大风速与Holland模型最大风速半径之间的关系。校准后的模型能较好再现历史极端总水位，不同重现期的设计极端海平面亦与现有工程参考值总体吻合，并可及时预报粤港澳大湾区水域台风引起的水位变化。这一方法可用于人工岛、跨海桥梁、海堤等设施的防护标准制定，也可将未来气候情景下台风强度变化等效为风暴潮和极端海平面风险变化，为海堤加高、防洪标准更新及沿海基础设施气候适应设计提供技术指导。

两项成果分别面向短期灾害预警和长期工程设计。近年在澳门科学技术发展基金多个科研项目支持下，澳科大的跨学科团队形成了一套「监测—预测—管理」的适应性管理框架。通过现场监测掌握实时状态，使用数值模型和人工智能预测灾害风险，从被动应对灾害逐步转向持续监测、提前预警和动态调整管理措施，提升澳门面对气候变化的海岸带韧性。面对气候变化带来的沿海风险，国际上正加强大学、科研机构与业界之间的跨学科合作。新加坡于2023年成立海岸防护与洪水韧性研究院（CFI Singapore），推进海岸科学、监测预测、数字化和工程防护等研究。澳科大团队将在现有研究基础上，进一步拓展与国际高校、科研机构及工程业界的合作。相关研究获澳门科学技术发展基金项目（0006/2022/AMJ、0023/2024/RIB1及0126/2025/AFJ）支持。

论文连结：

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141118726002646

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141118726003044