隨著氣候變化、城市擴張、人口增加、經濟發展與基礎設施老舊等問題的出現與疊加，城市公共安全成為可持續發展中不可避免的問題，而公共安全問題在近海城市更為凸顯，這已成為國際社會的普遍共識，是聯合國檔《2015-2030年仙台減少災害風險框架》的中心議題之一。近年來，粵港澳大灣區發展迅速，目前已是全球最大的灣區城市群之一，人口經濟均位列世界前列，《粵港澳大灣區發展規劃綱要》的提出標誌著大灣區將持續進行建設與發展，《規劃》也強調了氣候變化與極端天氣對大灣區居民生命財產安全的威脅日益嚴重。颱風“天鴿”與“山竹”對深圳、香港、澳門等大灣區城市造成了嚴重破壞，如何應對近海自然災害、保障大灣區可持續發展將成為區域海洋研究中心的重大挑戰。
空天地一體化動態感知系統為區域海洋城市群研究提供基礎資料支撐
區域海洋城市群災害防治需要多維多來源資料作支撐，空天地一體化動態感知系統能夠提供時空多尺度資料，實現：
- 空間互聯： 近海城市災害具有空間可擴展性，需要把城市、河流與海洋全域作為一個空間整體進行研究，在宏觀和中觀層面進行災害預警與監控；
- 即時監測：近海城市子災害具有快速變化特徵，需要具備快速發現、快速決策的能力，由被動承受轉變為主動回應提前決策，減少災害損失；
- 虛實雙生：近海城市災害的宏觀特徵無法通過實驗進行研究，需要通過虛擬鏡像的方式來對即時的實體城市進行類比和同步，將各類資訊彙聚、融合、分析和展現，形成與實體城市資訊同步的災害監測與風險管理體系。
建立城市災害數值模擬模型
建立數值模擬模型是災害防治的重要手段，結合感知系統獲得的豐富資料，可以不斷調整優化數值模型，在宏觀與中觀層面上進行快速即時災害模擬，提高災害預報精度、提前災害預報時間。隨著模擬模型的精細化，利用模擬模型可以對比評估不同的防災工程措施，通過數值模型“實驗”，篩選出最經濟、最高效、可持續的災害防治措施。
利用人工智慧與大資料技術輔助災害識別與預警
充分利用資料感知系統、人工智慧與大資料技術，可以輔助進行災害識別與預警。近年來，人工智慧、大資料與物聯網技術的快速發展，為實現大規模多尺度跨時空即時災害資料感知與分析成為可能。區域海洋中心基於前沿技術與大量資料積累，建立一個人工智慧平臺預測近海城市災害，在歷史資料記錄、即時監測資料與數值模擬的幫助下收集用於訓練人工智慧系統的資料，提高人工智慧對災害的預測速度與準確性。
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- Gao, L.M. Zhang, X.Y. Li, and S.Y. Zhou. “Evaluating Metropolitan Flood Coping Capabilities under Heavy Storms.” Journal of Hydrologic Engineering, vol. 24, no. 6, 05019011.
- Gao, L.M. Zhang, H.X. Chen, and P. Shen. “Simulating debris flow mobility in urban settings.” Engineering Geology, vol. 214, pp. 67-78.
- Shen, L.M. Zhang, H.X. Chen, and R.L. Fan. “EDDA 2.0: integrated simulation of debris flow initiation and dynamics considering two initiation mechanisms.” Geoscientific Model Development, vol. 11, no. 7, pp. 2841-2856, 2018.