2012年10月29日,桑迪飓风给东海岸带来了严重破坏。由于气候危机的破坏性影响,再加上海平面上升,这些破纪录的灾难正在迅速成为常态。社区需要快速建立抵御能力,康涅狄格大学的研究人员正在研究一种指标,以帮助沿海地区优先考虑哪些措施。他们的研究发表在《国际减少灾害风险杂志》上。
合著者、土木与环境工程系副教授张伟说,桑迪实际上把他带到了康涅狄格大学。
风暴过后,我们努力招募研究人员,专注于自然灾害的复原力和工程,张拥有桥梁和海上平台工程背景,现在领导损害建模和减灾实验室,隶属于康涅狄格州复原力与气候适应研究所(CIRCA)来到康涅狄格大学,却没有意识到像桑迪这样强烈的风暴对东北部构成风险。
“我的研究范围很广,重点是自然灾害如何与桥梁、建筑物、低矮住宅楼和电力基础设施等不同类型的基础设施相互作用的不确定性,”张说。
“在本文中,我们关注的是所谓的宜居性。自然灾害与我们社区的民用基础设施的不同组成部分相互作用,我们想知道居民将受到怎样的影响,他们是否会没事,或者他们将会受苦,以及他们会受多少苦。”
张解释说,人们知道自己是否可能停电或停水,或者是否能够通过道路获取物资或去医院,这一点很重要。这些信息对于规划以及支持社区基础设施和个人家庭至关重要。
为了研究这些细节,张和他的团队创建了一个“宜居指数”,其中纳入了影响社区成员生活的因素。张说,该指数的创建依赖于来自许多不同研究领域的研究人员,因为社区是动态的,了解动态需要一系列的专业知识。
“我们与许多学科的专家合作。例如,处理GIS(地理信息系统)数据的地理研究人员,以及进行数据分析和量化的统计学家和数学家。我们还与计算机科学和电气工程研究人员合作,了解如何电气系统的运行以及我们如何使用机器学习和深度学习来快速了解基础设施性能并将其集成在一起。”
“当然,大规模大气建模和社会科学的环境建模可以了解人们如何感知危险。有很多来自不同学科的协作工作。”
为未来的强烈风暴做好准备
研究人员试图解释如果另一场超级风暴桑迪影响一个社区将会发生什么,除非该模型根据两种不同的排放预测或代表性浓度路径(RCP)进行了校准,以适应预计2100年更极端的气候条件。他们进行了案例研究情景,研究了危险的影响和潜在适应性措施的好处。
“我们研究了场景和不同的危险,并提出了一些问题,比如你愿意没有电、没有水、没有暖气还是没有交通?”张说。“对于不同的家庭来说,情况可能会有所不同,因为人们有不同的偏好。我们的想法不仅是要了解基础设施如何受到影响,还要了解各个家庭如何看待这些危险。”
张说,利用这些信息以及未来更加恶劣的天气,城镇可以决定优先考虑哪些项目。例如,是否需要重新铺设道路,是否应在洪水易发地区安装泵站,或者是否需要制定疏散计划。
“在资源有限的情况下,我们如何确定社区所采取的行动项目的优先顺序?我们都纳税,我们希望帮助整个社区做出最能防止社区遭受尽可能多损害的决策。我们正在试图了解这些动态。”
在疏散的情况下,该指数还考虑了灾后房屋的状况,包括受损程度、预计进行哪些维修以及快速恢复需要考虑的其他因素。
“我们可能会遇到更多的暴风雪或更多的飓风,有些可能更加极端,但有些年份它们可能根本不会发生,因为存在更多的不确定性。你想花多少钱来平息你对面前的不确定性的紧张情绪?”张问道。
每个社区都有独特的需求、资源和经验
张说,宜居指数的另一层是优化。研究人员试图解释人类的感知和心理以及社会影响,以便更好地了解人们如何看待风险。
“假设一群人可以停电几天,但他们不想没有水,”张说。“如果我们掌握了这些信息,那么我们就知道这就是我们应该关注的重点。如果我们只有1亿美元来使这个社区变得强大,那么我们可以预期下次会出现某些轻微的停电,当然,我们无法解决所有问题,但这些信息可以帮助以有意义的方式确定优先级。”
张说,他总是尝试直接与社区合作,因为每个社区都是独一无二的,有自己的历史、挑战和预算考虑。由于单一解决方案无法适用于每个社区,因此面临的挑战是以可应用于任何社区的方式设计宜居性指数,
“归根结底就是所谓‘足够好’,而‘足够’这个概念是非常具有挑战性的。问题是如何支持需要完成的工作。如果我们能够通过这个指数来建立这一点,那么我们希望每个城镇都将能够轻松访问和传输信息以满足他们的需求,”张说。“我们正在努力解决问题并帮助人们生活得更好。”
宜居指数有助于确定一个起点,张说下一步将与更多沿海城市合作,开始应用该指数并回答这个问题。正如张指出的那样,这是一项艰巨的任务,而且过程并不容易,因为对气候危机以及人们如何看待与之相关的危害的关注可能会改变事情的处理方式。
“无论专家告诉人们什么,这些灾难可能会发生,也可能不会发生,但一旦它们确实发生或人们意识到它们可能发生,准备可能会更容易。我们不能责怪他们;这是他们的生活经历,我们不应该责怪他们。”“挑战这一点。但某些极端情况正在发生,超出了你过去所能看到的范围,它可能会改变人们对这些措施的看法,”张说。
“他们需要相信科学;他们需要信任专家来了解我们所做的事情。我们需要展示事实,宜居指数有助于做到这一点。”