Durante l'uragano Katrina e altre forti tempeste che hanno colpito New Orleans, interruzioni di corrente, inondazioni e danni causati dal vento combinati per tagliare le persone dall'acqua potabile pulita, cibo, cure mediche, riparo, prescrizioni e altri servizi vitali.

In un progetto di un anno, i ricercatori dei laboratori nazionali di Sandia e Los Alamos hanno collaborato con la città di New Orleans per analizzare i modi per aumentare la resilienza della comunità e migliorare la disponibilità di servizi essenziali di salvataggio durante e dopo condizioni meteorologiche avverse.

Il team ha utilizzato scenari storici di uragani per modellare come le tempeste causano inondazioni localizzate, interrompere il sistema elettrico e tagliare parti della comunità dai servizi di emergenza. I ricercatori di Sandia hanno quindi sviluppato uno strumento per analizzare e identificare i gruppi esistenti di imprese e risorse comunitarie in aree meno soggette a inondazioni, come stazioni di servizio, negozi di alimentari e farmacie che potrebbero essere dotati di microgrid per aumentare la resilienza.

Una microgrid è un'area di infrastruttura elettrica rafforzata che collega più edifici attraverso un sistema di generazione di energia localizzata e controllo automatico, garantire l'accesso all'elettricità per questi edifici anche se la maggior parte della rete elettrica di una città si interrompe. Sandia chiama questi hub di microgrid "nodi di resilienza" perché migliorano la disponibilità di servizi essenziali ai vicini vicini consentendo un maggiore adattamento, risposta e recupero da interruzioni della rete elettrica.

"Direi che nella grande maggioranza dei casi, l'interruzione dell'erogazione dei servizi durante e dopo condizioni meteorologiche avverse è riconducibile ad allagamenti localizzati e alla perdita di energia elettrica, "Robert Jeffers, uno scienziato dei sistemi Sandia, disse. "Quando capisci come tenere la corrente accesa, abiliti anche tutti gli altri servizi che le strutture potrebbero fornire."

Il principale obiettivo di resilienza della comunità della città di New Orleans, soggetto a un forte evento temporalesco, consiste nel fornire in sicurezza ai cittadini servizi di infrastrutture critiche nel modo più rapido e affidabile possibile. Il numero di persone senza accesso ai servizi di emergenza è diventato la metrica di resilienza utilizzata dal team di ricerca per valutare i potenziali miglioramenti della resilienza della rete.

Il progetto è stato finanziato dal Consorzio Laboratorio di Modernizzazione della Rete del Dipartimento dell'Energia. Il GMLC è stato istituito come una partnership strategica tra il DOE e i laboratori nazionali per riunire i principali esperti, tecnologie, e risorse per collaborare all'obiettivo di modernizzare la rete nazionale. È uno dei componenti principali della Grid Modernization Initiative del dipartimento, uno sforzo globale per contribuire a plasmare il futuro della rete nazionale.

La città di New Orleans è stata il partner principale per definire la resilienza della comunità in questo progetto, e ulteriore supporto e competenza in materia provenivano da 100 città resilienti. 100 Resilient Cities è stato creato dalla Fondazione Rockefeller cinque anni fa durante l'anno del centenario della fondazione. Questo progetto è uno dei tanti 100 progetti di Città resilienti in tutto il mondo con l'obiettivo di migliorare la resilienza urbana.

Informazioni sono state ottenute anche da Entergy New Orleans, il Sewerage and Water Board di New Orleans e il Corpo degli Ingegneri dell'Esercito degli Stati Uniti.

Applicazione dei dati storici sulle tempeste per modellare gli impatti futuri

Jeffers ha affermato che il team ha iniziato chiedendosi quale sarebbe stato uno scenario di tempesta con conseguenze peggiori per New Orleans. Quando i ricercatori hanno posto questa domanda ai funzionari della città e dei servizi pubblici, è emersa una visione specifica:un uragano di categoria 2 o di categoria 3 di basso livello - uno che non è stato considerato abbastanza grande per un'evacuazione obbligatoria o uno che finisce per essere più grande del previsto - atterra a New Orleans e si blocca sulla città. In questo ipotetico scenario, la tempesta scarica da 20 a 25 pollici di pioggia durante un periodo di 24 ore e le pompe di drenaggio in tutta la città funzionano a una frazione della loro capacità massima durante il primo giorno della tempesta. In uno scenario del genere, Egli ha detto, molti residenti sarebbero sfollati a causa di inondazioni e interruzioni di corrente prolungate in tutta la città e non avrebbero accesso ai servizi di base.

I ricercatori hanno utilizzato due tracce storiche di uragani che presentano condizioni con conseguenze devastanti per l'analisi e la modellazione:l'uragano Katrina e una tempesta senza nome del 1947. La tempesta del 1947 è stata scelta perché si avvicinava a New Orleans da sud-est e risale il fiume Mississippi, dove si trova l'infrastruttura critica.

I ricercatori hanno simulato queste tempeste utilizzando le loro traiettorie reali e poi hanno modellato il loro impatto a una gamma di intensità, velocità e quantità di pioggia. Sulla base di queste simulazioni, hanno modellato l'impatto delle tempeste sulle prestazioni delle infrastrutture critiche e dei servizi di linea di vita associati. I modelli hanno rappresentato i recenti miglioramenti della resilienza implementati dalla città di New Orleans, il Genio Militare, Entergy e imprese private dopo l'uragano Katrina.

Sulla base dei dati di modellazione della tempesta e dell'output dello strumento, Jeffers ha affermato che i ricercatori hanno sviluppato nuovi algoritmi per identificare possibili posizioni in cui un nodo di resilienza o strategie alternative di modernizzazione della rete avrebbero un impatto considerevole sul miglioramento dell'accesso della comunità ai servizi di emergenza durante e dopo una grave interruzione della rete elettrica.

La città e altre parti interessate stanno utilizzando l'analisi per supportare la considerazione della tecnologia delle microgrid all'interno di un distretto di resilienza.