شهرها و جوامع ساحلی در سال های آینده با طوفان های بزرگ بیشتری همراه با تغییرات آب و هوایی مواجه خواهند شد. برای کمک به شهرهای ساحلی برای آماده شدن در برابر طوفان‌های آینده، دانشمندان MIT روشی را برای پیش‌بینی میزان سیلابی که احتمال وقوع طوفان‌ها در دهه‌های آینده در یک جامعه ساحلی وجود دارد، توسعه داده‌اند.
وقتی طوفان‌ها به خشکی می‌رسند، بادهای شدید آب‌های شور اقیانوس را به هم می‌ریزند که موج‌های طوفانی در مناطق ساحلی ایجاد می‌کند. همانطور که طوفان ها بر روی زمین حرکت می کنند، بارندگی شدید می تواند باعث سیل اضافی در داخل شود. هنگامی که منابع متعدد سیل، مانند موج طوفان و بارندگی، در تعامل باشند، می توانند خطرات طوفان را افزایش دهند و در نتیجه سیل به میزان قابل توجهی بیشتر از هر منبع منفرد رخ دهد. مطالعه جدید یک روش مبتنی بر فیزیک را برای پیش‌بینی اینکه چگونه خطر چنین سیل‌های پیچیده و ترکیبی ممکن است تحت شرایط گرم شدن آب و هوا در شهرهای ساحلی تکامل یابد، معرفی می‌کند.
یکی از نمونه‌های تأثیر سیل‌های پیچیده، پیامدهای طوفان سندی در سال 2012 است. طوفان به ساحل شرقی ایالات متحده رسید زیرا بادهای شدید موج عظیمی را ایجاد کرد که همراه با سیل ناشی از بارندگی در برخی مناطق، باعث تاریخی و ویرانگر شد. سیل در نیویورک و نیوجرسی
در مطالعه خود، تیم MIT از روش جدید مدل‌سازی سیل ترکیبی در شهر نیویورک استفاده کرد تا پیش‌بینی کند که تغییرات آب و هوایی چگونه ممکن است بر خطر سیل ترکیبی ناشی از طوفان‌های سندی مانند در دهه‌های آینده تأثیر بگذارد.
آنها دریافتند که در آب و هوای امروزی، احتمالاً هر 150 سال یک بار یک سیل مجتمع در سطح سندی نیویورک را درنوردیده است. تا اواسط قرن، آب و هوای گرم‌تر، دفعات وقوع چنین سیل‌هایی را به هر 60 سال افزایش می‌دهد. تا پایان قرن، سیل‌های ویرانگر شنی مانند هر 30 سال یک بار شهر را غرق خواهند کرد که در مقایسه با آب و هوای کنونی پنج برابر افزایش می‌یابد.
کری امانوئل، یکی از نویسندگان این مطالعه، استاد بازنشسته علوم جوی در MIT، گفت: «متوسط خسارت بلندمدت ناشی از رویدادهای آب و هوایی معمولاً تحت تأثیر رویدادهای نادر و شدید مانند طوفان سندی است. مهم است که آنها را به درستی دریافت کنید.
در حالی که این ها پیش بینی های نگران کننده هستند، محققان امیدوارند که پیش بینی سیل بتواند به برنامه ریزان شهری کمک کند تا برای مقابله با بلایای آینده آماده شوند و از آنها محافظت کنند. علی سرحدی، نویسنده این مطالعه می‌گوید: «روش‌شناسی ما به مسئولان و سیاست‌گذاران شهرهای ساحلی ابزارهای ضروری را برای انجام ارزیابی‌های جامع خطر سیل طوفان در شهرهای ساحلی در سطح دقیق و دانه‌بندی که هر خیابان یا ساختمان را پوشش می‌دهد، چه در دهه‌های کنونی و چه در دهه‌های آینده، ارائه می‌کند. ، دانشجوی فوق دکتری در بخش زمین، جو و علوم سیاره ای MIT.
مطالعه تیم دسترسی باز ظاهر می شود آنلاین امروز در بولتن انجمن هواشناسی آمریکا. نویسندگان همکار عبارتند از رافائل روسو-ریزی از مرکز لورنز MIT، کایل ماندلی از دانشگاه کلمبیا، جفری نیل از دانشگاه بریستول، مایکل ویپر از دانشگاه چارلز سوم مادرید و مونیکا فلدمن از موسسه فناوری فدرال سوئیس در لوزان.
دانه های سیل
برای پیش‌بینی خطر سیل یک منطقه، مدل‌سازان آب و هوا معمولاً به گذشته نگاه می‌کنند. سوابق تاریخی شامل اندازه‌گیری‌هایی از سرعت باد، میزان بارندگی و گستره فضایی طوفان‌های قبلی است که دانشمندان از آن برای پیش‌بینی محل و میزان سیل در طوفان‌های آینده استفاده می‌کنند. اما سرحدی معتقد است که محدودیت ها و کوتاه بودن این سوابق تاریخی برای پیش بینی خطرات طوفان های آینده کافی نیست.
او می گوید: «حتی اگر سابقه تاریخی طولانی داشته باشیم، راهنمای خوبی برای خطرات آینده ناشی از تغییرات آب و هوایی نخواهد بود. تغییر اقلیم در حال تغییر ویژگی‌های ساختاری، فراوانی، شدت و حرکت طوفان‌ها است و ما نمی‌توانیم به گذشته تکیه کنیم.»
در عوض، سرحدی و همکارانش تلاش کردند تا با استفاده از روش ارزیابی ریسک مبتنی بر فیزیک، خطر سیل طوفان منطقه را در یک آب و هوای متغیر پیش‌بینی کنند. آنها ابتدا شبیه‌سازی‌های فعالیت طوفان را با مدل‌های زمانی اقیانوسی و جوی جفت کردند. با شبیه سازی طوفان که در ابتدا توسط امانوئل توسعه داده شد، محققان عملاً ده ها هزار “بذر” طوفان را در یک آب و هوای شبیه سازی شده پخش کردند. بیشتر دانه ها پراکنده می شوند، در حالی که تعداد کمی از آنها بسته به شرایط اقیانوس و جو به طوفان های سطح طبقه رشد می کنند.
هنگامی که تیم این شبیه‌سازی‌های طوفان را با مدل‌های آب و هوای اقیانوسی و جوی تحت پیش‌بینی‌های دمایی خاص جهانی اجرا می‌کند، می‌تواند ببیند که چگونه طوفان‌ها، به عنوان مثال از نظر شدت، فرکانس و اندازه، تحت شرایط آب و هوایی گذشته، حال و آینده تغییر می‌کنند.
سپس این تیم تلاش کرد تا به طور دقیق سطح و وسعت سیل ترکیبی از طوفان های آینده در شهرهای ساحلی را پیش بینی کند. محققان ابتدا از مدل‌های بارندگی برای شبیه‌سازی شدت باران برای تعداد زیادی از طوفان‌های شبیه‌سازی شده استفاده کردند، سپس از مدل‌های عددی برای تبدیل هیدرولیکی شدت بارش به طغیان بر روی زمین در طول ریزش طوفان، با دادن اطلاعات مربوط به یک منطقه، مانند مساحت سطح و توپوگرافی آن، استفاده کردند. امکانات. آنها همچنین موج‌های طوفان را از همان طوفان‌ها با استفاده از مدل‌های هیدرودینامیکی شبیه‌سازی کردند تا حداکثر سرعت باد و فشار سطح دریا را به ارتفاع موج‌های ساحلی تبدیل کنند. این شبیه‌سازی گسترش آب‌های اقیانوس به مناطق ساحلی را تخمین زد که باعث سیل‌های ساحلی شد.
سپس این تیم یک مدل هیدرودینامیک عددی برای پیش‌بینی اینکه چگونه دو منبع سیل ناشی از طوفان، مانند موج طوفان و سیل ناشی از باران، همزمان در زمان و مکان با هم تعامل خواهند داشت، زیرا طوفان‌های شبیه‌سازی شده در مناطق ساحلی مانند شهر نیویورک فرود آمدند، ایجاد کردند. در هر دو اقلیم فعلی و آینده.
سرحدی می گوید: یک برهمکنش هیدرودینامیکی پیچیده و غیرخطی بین سیلاب ناشی از امواج آب شور و سیل ناشی از بارش آب شیرین وجود دارد که یک سیل ترکیبی را تشکیل می دهد که بسیاری از روش های موجود آن را نادیده می گیرند. در نتیجه، آنها خطر سیل را دست کم می گیرند.»
خطر افزایش یافته
با روش پیش‌بینی سیل، تیم آن را در یک مورد آزمایشی خاص به کار برد: شهر نیویورک. آنها از روش چند متغیره برای پیش‌بینی خطر سیل ترکیبی شهر از طوفان‌ها و به‌ویژه طوفان‌های شنی مانند در آب و هوای فعلی و آینده استفاده کردند. شبیه‌سازی‌های آنها نشان داد که در دهه‌های آینده با گرم شدن آب و هوا، احتمال وقوع سیل‌های شنی مانند در شهر به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌یابد، از هر ۱۵۰ سال یک‌بار در آب‌وهوای فعلی، هر ۶۰ سال یک‌بار تا سال ۲۰۵۰، و هر ۳۰ سال یک‌بار تا سال ۲۰۹۹.
جالب توجه است، آنها دریافتند که بیشتر این افزایش خطر ارتباط کمتری با چگونگی تغییر خود طوفان ها با گرم شدن آب و هوا دارد و بیشتر به افزایش سطح آب دریاها در سراسر جهان مربوط می شود.
سرحدی توضیح می‌دهد: «در دهه‌های آینده، افزایش سطح آب دریاها را در نواحی ساحلی تجربه خواهیم کرد و این تأثیر را نیز در مدل‌های خود گنجانده‌ایم تا ببینیم این امر تا چه اندازه خطر سیل‌های ترکیبی را افزایش می‌دهد». و ما در واقع شاهد افزایش سطح دریا هستیم که نقش مهمی در افزایش خطر سیل توفان ترکیبی در نیویورک دارد.
روش این تیم را می توان در هر شهر ساحلی برای ارزیابی خطر سیل توفان و طوفان خارج از حاره به کار برد. با این رویکرد، سرحدی امیدوار است که تصمیم گیران بتوانند تصمیمات آگاهانه ای در مورد اجرای اقدامات تطبیقی مانند تقویت پدافند ساحلی برای بهبود زیرساخت ها و تاب آوری جامعه اتخاذ کنند.
سرحدی می‌گوید: «جنبه دیگری که بر ضرورت تحقیق ما تأکید می‌کند، پیش‌بینی افزایش ۲۵ درصدی جمعیت سواحل تا اواسط قرن است که منجر به افزایش قرار گرفتن در معرض طوفان‌های مخرب می‌شود». علاوه بر این، ما دارایی‌هایی به ارزش تریلیون‌ها دلار در مناطق سیل‌خیز ساحلی داریم که نیاز به استراتژی‌های پیشگیرانه برای کاهش خسارات پیچیده سیل ناشی از طوفان‌ها در آب و هوای گرم‌تر دارد.
این تحقیق تا حدی توسط بیمه خانه سایت پشتیبانی شده است.
