Quando Jude Kastens stava sviluppando un nuovo modello di mappatura delle pianure alluvionali più di dieci anni fa come parte della sua tesi di dottorato presso l'Università del Kansas, mirava a colmare un vuoto informativo critico che spesso ostacolava i funzionari durante i principali eventi di inondazione:la mancanza di informazioni in tempo reale, previsioni su un'ampia area per l'estensione e la profondità delle acque alluvionali.

Affidabile, stime dettagliate delle inondazioni sono vitali per i gestori delle emergenze per avere una consapevolezza situazionale sufficiente per ottenere rapidamente le risorse e le informazioni giuste per le comunità colpite dalle inondazioni. Nel 2007, gravi inondazioni nel sud-est del Kansas hanno messo in luce la mancanza di tempestivi, proiezioni affidabili per la diffusione delle acque alluvionali.

Con forti piogge questa primavera (maggio 2019 è stato il mese più piovoso mai registrato in Kansas), funzionari del Kansas Water Office e della Kansas Division of Emergency Management hanno lavorato con Kastens, ora professore associato di ricerca KU con il Kansas Applied Remote Sensing Program presso il Kansas Biological Survey, per avere una lettura più precisa su dove potrebbero sorgere le acque alluvionali, basato sul suo approccio all'integrazione dei dati dalle mappe di elevazione, misuratori di corrente e previsioni delle tappe fluviali del Servizio Meteorologico Nazionale.

"Ho lavorato con il Kansas Water Office a maggio, " disse Kastens. "Il terreno era saturo, e i serbatoi si riempivano, e con molta più pioggia in previsione, una grande inondazione nel Kansas centrale e orientale sembrava imminente. Alcuni anni fa avevamo sviluppato questa libreria sulle inondazioni in gran parte in collaborazione con il Water Office e il Kansas GIS Policy Board, ma non avevamo mai avuto la possibilità di metterla alla prova in tempo reale. Si basava sull'approccio che ho sviluppato per la mia tesi, e avevamo biblioteche allagate per la grande metà orientale del Kansas, in base alla rete di flusso misurata. Ad esempio, se guidi a sud di Lawrence sull'autostrada 59, vedrai una scatola di misura del flusso USGS vicino al ponte sul fiume Wakarusa. Ci sono circa 200 indicatori in Kansas che raccolgono informazioni sullo stadio del flusso in tempo reale, e in tempo di piena, il National Weather Service fornisce previsioni di tappa diversi giorni per molti di questi. Possiamo prendere questi dati e mappare le inondazioni attuali o future stimate, tra gli indicatori o intorno a uno."

Il modello di Kastens (denominato FLDPLN, o "Floodplain") mappa la potenziale inondazione in funzione dell'altezza del palco utilizzando principi idrologici di base e dati di elevazione a griglia. Poiché l'approccio richiede così pochi input e poca supervisione, presenta vantaggi significativi per la mappatura in tempo reale rispetto ai metodi esistenti, come i modelli idrodinamici più precisi ma più complicati che FEMA utilizza per mappare le pianure alluvionali di 100 anni.

Lavorare con i funzionari del Kansas poiché le piogge storiche del 2019 hanno minacciato di inondazioni diverse aree del Kansas, gli sforzi di mappatura si sono concentrati su tre punti critici.

"Abbiamo modellato il fiume Neosho a sud di John Redmond Reservoir nella contea di Coffey fino all'Oklahoma, che è un tratto di circa 100 miglia, " ha detto Kastens. "Abbiamo anche modellato i fiumi Neosho e Cottonwood sopra John Redmond, incentrato su Emporia vicino al punto in cui questi due fiumi si uniscono nella contea di Lione. La terza zona era intorno a Salina, dove le inondazioni lungo il fiume Saline e Mulberry Creek si stavano avvicinando a livelli storici".

Quando il John Redmond Reservoir appena sopra Burlington sul fiume Neosho era quasi al completo e l'Army Corps of Engineers stava pianificando il rilascio di grandi volumi d'acqua, Gli sforzi di Kastens hanno aiutato a informare i leader locali della potenziale estensione delle inondazioni e hanno condiviso le sue mappe delle inondazioni con il pubblico.

"Utilizzando le informazioni sulle dimissioni e sullo stadio previste dal Corpo, abbiamo modellato l'inondazione del fiume Neosho a Burlington e giù attraverso il resto della contea di Coffey, " ha detto Kastens. "John Redmond è stato costruito dal Corpo nei primi anni '60 per fornire il controllo delle inondazioni lungo il Neosho, ma la pozza del serbatoio aveva raggiunto la capacità e aveva bisogno di una certa pressione rilasciata per evitare di compromettere la diga. Con il Neosho già alle stelle, i dirigenti e i commissari della città erano molto preoccupati per quanto sarebbe peggiorato perché il Corpo dell'Esercito avrebbe iniziato a rilasciare una quantità molto grande di acqua dal serbatoio. Ho realizzato alcune mappe utilizzando le proiezioni del corpo fornite dal Kansas Water Office e anche dal coordinatore GIS della contea di Coffey, Cara Mays. È stato di grande aiuto il fatto che Cara abbia recentemente completato la sua tesi di master alla KU utilizzando il modello FLDPLN per simulare la storica alluvione del 1951 a Burlington, quindi era ben consapevole delle sue capacità."

Andando avanti, Kastens, che ha svolto molto di questo lavoro durante il suo tempo libero la sera e nei fine settimana come servizio pubblico, spera di automatizzare il compito di generare mappe delle inondazioni per ridurre il carico di lavoro quando torrenti e fiumi minacciano di traboccare dagli argini.

"Con gli altri miei obblighi in KBS, è stato necessario un grande sforzo per portare a termine tutto questo, " ha detto. "Il tempo è essenziale durante i grandi eventi alluvionali. Abbiamo bisogno di sviluppare strumenti software per automatizzare il processo di mappatura e consegnarlo a queste altre agenzie in modo che abbiano la libertà di mappare gli scenari che desiderano. Penso che il nostro lavoro di maggio abbia dimostrato il valore del nostro approccio di mappatura, e speriamo di poter mettere insieme un progetto per aiutarci ad andare avanti con l'automazione. Così, quando arriverà la prossima inondazione, il personale di risposta alle emergenze può semplicemente eseguire i modelli come meglio crede. È così che abbiamo sempre immaginato questa cosa:costruiamo le librerie di inondazioni che altri possono utilizzare durante le emergenze o le simulazioni di alluvioni".

Il nuovo approccio di Kastens alla mappatura delle inondazioni si è dimostrato un tale miglioramento, di recente ha lavorato con un'azienda privata per commercializzare la tecnologia e fornire servizi al di fuori del Kansas a funzionari ed enti di gestione delle emergenze con proprietà in aree soggette a inondazioni.

"Nel 2015, abbiamo stipulato un accordo con Riverside Technology Inc. con sede a Fort Collins, Colorado, lavorando attraverso il KU Center for Technology Commercialization per cercare di commercializzare questa roba, " Ha detto Kastens. "Hanno fatto i loro compiti e ricerche di mercato e hanno visto una reale opportunità per sviluppare soluzioni di mappatura delle inondazioni costruite attorno alle nostre biblioteche alluvionali. Il nostro contratto con Riverside scade il prossimo anno, quindi dovremo solo vedere cosa succede dopo. Ci siamo assicurati di ritagliare il Kansas dall'accordo, che ci consente la libertà di fornire assistenza diretta durante gli eventi di alluvione come abbiamo fatto a maggio".

Kastens paragona le mappe delle inondazioni proiettate alle tracce di tempeste previste o alle mappe di allarme o di allarme tornado.

"Non sono mai perfettamente precisi, but then again neither are more sophisticated models. No two floods are the same, and a lot of resources are being expended in the public and private sectors to do what we are already capable of doing cheaply and efficiently right now here in Kansas."