Uragani recenti come Maria e Sandy hanno portato venti paralizzanti, piogge torrenziali, e inondazioni nelle regioni costiere vulnerabili, in alcuni casi uccidendo migliaia di persone. Spesso si suggeriscono dighe marine e altre barriere come un modo per proteggere queste comunità costiere basse, ma quanto dovrebbe essere grande un muro del genere, e qual è il luogo più efficace per costruirlo? All'Earth Institute della Columbia, un team di scienziati e ricercatori ambientali sta cercando di rispondere a queste e altre domande, per aiutare a frenare la devastazione dei futuri uragani.

Utilizzando una combinazione unica di scienza dura e feedback della comunità, il progetto sta utilizzando modelli e simulazioni di uragani per sviluppare e valutare prototipi di barriere contro le tempeste e altri meccanismi di protezione. Il progetto utilizzerà Lower Manhattan come caso di studio iniziale, ma alla fine gli strumenti e le tecniche che il team svilupperà saranno liberamente disponibili e applicabili a qualsiasi costa del mondo.

"Una delle cose su cui probabilmente ci concentreremo è lo scenario specifico di un muro di mare intorno a Lower Manhattan:dove mettere quel muro, e quanto deve essere alto sono due delle variabili che esamineremo, " ha affermato il ricercatore capo Kyle Mandli, un affiliato dell'Earth Institute e assistente professore di matematica applicata presso la School of Engineering and Applied Science della Columbia University. Una barriera contro le tempeste è solo una delle numerose strategie di protezione per le comunità costiere, comprese le scogliere artificiali, elevazioni infrastrutturali, e persino riuscito a ritirarsi, che Mandli e i suoi soci intendono indagare come parte dello sforzo.

Attualmente, Mandli e il professore di matematica e ingegneria della Columbia Daniel Bienstock stanno eseguendo simulazioni che anticipano l'impatto delle mareggiate e dell'innalzamento del livello del mare sull'infrastruttura di New York nelle condizioni esistenti nei prossimi 50 anni circa. Gli scienziati introdurranno poi in questi modelli interventi come una diga marittima, zone umide ripristinate, o dune di sabbia artificiali per ipotizzare come, e fino a che punto, i danni da futuri uragani possono essere prevenuti.

L'obiettivo del team è quello di elaborare una proposta su più fronti che minimizzi il più possibile i danni causati dalle tempeste. "La cosa ottimale sarebbe avere una serie di misure progettate per lavorare di concerto per proteggere la costa, "disse Mandli.

Compilando i dettagli

Utilizzando i dati di New York City pubblicamente disponibili, gli scienziati stanno mappando le impronte e i livelli critici di elevazione di tutti gli edifici e le infrastrutture del variegato paesaggio stradale di Manhattan, inclusi ospedali, ingressi della metropolitana, e caserme dei vigili del fuoco, con l'obiettivo di prevedere in che modo i futuri uragani avranno un impatto sulle comunità in generale.

"Nessuno ha davvero pensato all'intera area con tutti inclusi:tutte le agenzie e tutte le infrastrutture, come gli ospedali, le scuole, il sistema di trasporto sotterraneo, ", ha affermato il membro della facoltà dell'Earth Institute George Deodatis, presidente del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Meccanica della Columbia.

Gli scienziati stanno anche prendendo in considerazione i costi di tali misure di resilienza. Tipicamente, ogni dollaro speso per la protezione riduce le perdite finanziarie legate ai danni da cinque a dieci dollari. E, poiché è spesso difficile garantire grandi quantità di finanziamenti governativi per gli interventi costieri, Il team di Mandli può consigliare un'installazione graduale delle apparecchiature ogni 30 anni circa, man mano che si rendono disponibili nuovi fondi.

Oltretutto, il peggioramento delle condizioni di tempesta e di innalzamento del livello del mare può innescare la necessità di maggiore protezione con il passare degli anni, ha notato. "Potremmo aver bisogno solo di un muro di 5 piedi ora, "disse Mandli, "ma tra 30 anni, forse avremmo bisogno di un muro di 10 piedi".

Cambiare le prospettive

Per comprendere meglio gli effetti reali degli uragani sui diversi quartieri del sud di Manhattan, il team sta raccogliendo input dallo stato, città, e funzionari locali. I risultati di questi sforzi di sensibilizzazione, guidati dal National Center of Atmospheric Research (NCAR), un partner nel progetto, dovrebbero aiutare a guidare la modellazione dell'onda di tempesta del team.

Finora, I membri dello staff NCAR Rebecca Morss e Heather Lazrus, i co-ricercatori principali del progetto, hanno intervistato una dozzina di leader degli uffici di gestione delle emergenze dello Stato di New York e dello Stato di New York e di altre agenzie governative. Questi funzionari hanno condiviso le loro opinioni sui bisogni e le vulnerabilità delle loro comunità, spiegando, ad esempio, come istituzioni come gli ospedali dipendono dalla rete elettrica durante le emergenze, e offrendo raccomandazioni su come ridurre i rischi di mareggiate.

L'approccio del team di raccogliere le risposte dei funzionari e rivedere di conseguenza i modelli scientifici e le simulazioni è un elemento cruciale del successo del progetto, secondo Mandli.

"L'idea è abbiamo tutte queste tecniche numeriche e computazionali delle barriere contro le tempeste, ma se ci affidiamo solo a quelle, otterremo una risposta che potrebbe non essere indicativa della situazione reale, " Lui ha spiegato.

"È importante per noi parlare con le persone che stanno effettivamente prendendo le decisioni e che comprendono il potenziale impatto dell'ondata di tempeste sul terreno, ", ha affermato Lazrus. Morss e Lazrus hanno in programma di organizzare incontri comunitari in alcuni quartieri della città la prossima estate per raccogliere anche i suggerimenti e le preoccupazioni dei residenti locali.

Il progetto è finanziato fino al 2019, grazie a una sovvenzione del programma Critical Resilient Interdependent Infrastructure Systems and Processes della National Science Foundation. Se il team può ottenere finanziamenti aggiuntivi per estendere il progetto fino al 2023 o al 2024, Mandli e i suoi colleghi esploreranno strategie di protezione dalle tempeste per altre città costiere degli Stati Uniti come Tampa Bay, Miami, Houston, o New Orleans. Per promuovere il loro obiettivo di ampliare l'impatto del progetto, gli scienziati hanno reso il loro software di simulazione open-source e quindi disponibile per l'uso a chiunque nel settore pubblico o privato.

"Il vero intento qui è cercare di fornire questa capacità il più ampiamente possibile, in modo che sia applicabile a qualsiasi parte del mondo, "disse Mandli.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.