I disastri naturali stanno peggiorando. Secondo i dati della National Oceanic and Atmospheric Administration degli anni 2016, Il 2017 e il 2018 sono stati storici:in ognuno di quegli anni, il numero medio di disastri costati almeno 1 miliardo di dollari è stato più del doppio della media a lungo termine. Poiché il numero e il costo dei disastri continuano ad aumentare, le comunità sono alla ricerca di modi per adattarsi e diventare più resilienti.

Una comunità resiliente, come definito dall'Accademia Nazionale delle Scienze, dovrebbe essere in grado di preparare e pianificare, recuperare da, e adattarsi meglio ai disastri attuali o potenziali. La resilienza può essere valutata in termini di robustezza dell'infrastruttura fisica di una comunità, come è organizzata la sua risposta sociale, tassi di mortalità e il successo delle sue politiche pubbliche. Questi sistemi sono collegati, con un disturbo in uno che si propaga attraverso molti, influenzando la resilienza complessiva.

I ricercatori nel campo della scienza dei disastri studiano tutti questi sistemi, tuttavia, è un campo enorme, e gli specialisti sono spesso compartimentati. Ricercatori di ingegneria civile e ambientale dell'Università del Michigan, guidato dal professor Sherif ElTawil, sviluppato il progetto Interdependencies in Community Resilience (ICoR) per abbattere le barriere, riunire tutti questi dati, e consentire ai ricercatori di vedere il quadro completo. Questo è un passo fondamentale verso la costruzione di comunità resistenti ai disastri.

El-Tawil ha spiegato, "Si consideri un uragano. I vari aspetti di un disastro da uragano possono essere rappresentati da modelli specifici, Per esempio, la pressione del vento, risposta della costruzione, comportamento delle persone, ecc. Tutti questi modelli possono essere fatti funzionare di concerto l'uno con l'altro per rappresentare lo scenario globale del disastro. Questo è ciò che rende unico questo progetto:consente di svolgere il più alto livello di ricerca integrativa".

Per affrontare la natura complessa del problema affrontato, il team del progetto ICoR comprende esperti in una varietà di aree. Il Professore CEE Vineet R. Kamat e il Professore Associato Jason McCormick fungono da vicedirettori, e il Professore Associato CEE Carol Menassa e il Professore Assistente Seymour Spence servono come Co-Principal Investigators. L'obiettivo di questo progetto è lo sviluppo di una piattaforma computazionale che i ricercatori di diverse discipline possono utilizzare per collegare i loro modelli e lavorare insieme su uno scenario di disastro. La piattaforma integrativa di questo progetto fungerà da collegamento tra i modelli di ricerca di diversi campi.

Gli utenti saranno in grado di caricare modelli e simulazioni computazionali individuali da più discipline sulla piattaforma ed eseguirli contemporaneamente. Ciò consentirà di esplorare le complesse interazioni che hanno luogo tra i diversi sistemi prima, durante e dopo i disastri naturali. "Questo non era qualcosa che avremmo potuto fare in passato perché semplicemente non avevamo la potenza di calcolo, " disse Spence. "Sono molto intricati, calcoli interdipendenti che ora siamo in grado di esplorare." La piattaforma può utilizzare modelli consolidati e consente anche la creazione di nuovi modelli specifici per disciplina, aprendo la porta alla scoperta scientifica che potrebbe influenzare il modo in cui pianifichiamo i disastri naturali come gli uragani.

Come ha spiegato Spence, "Gli uragani sono tra i rischi naturali più costosi per gli Stati Uniti, con perdite ben oltre $ 300 miliardi negli ultimi cinque anni. Volevamo testare il recupero della comunità nel contesto della resilienza utilizzando un nuovo modello di recupero dagli uragani. Quando abbiamo integrato questo modello attraverso la piattaforma con un modello di vulnerabilità basato sulla fisica esistente, siamo stati in grado di quantificare la resilienza di una comunità residenziale soggetta a uragani di categoria 5. È questo tipo di informazioni che alla fine può portare a strategie per l'adattamento a lungo termine della comunità al pericolo".

I dati sono potenti, ma non è facile comunicare numeri grezzi. Quindi il team di ricerca crea simulazioni visive 3D che possono essere eseguite in tempo reale, utilizzando dati calcolati da software esterno. Questi aiutano a trasmettere i risultati del team al pubblico, rendendo più facile la comprensione e la fiducia nel modello. Un modello recente ritrae l'effetto di forti venti su un quartiere di case, come calcolato da Ph.D. studente Ahmed Abdelhady. "Queste immagini sono molto sorprendenti, " disse Abdelhady. "Puoi vedere il cielo minaccioso, la pioggia che cade, le tegole del tetto che volano via dagli edifici. Ti aiuta davvero a visualizzare il potenziale danno alla comunità e a trovare possibili soluzioni per migliorare la resilienza della comunità".

Trasmettere queste informazioni alle comunità è una parte importante del progetto ICoR. L'obiettivo è che le comunità siano in grado di utilizzare il modello per simulare le conseguenze di un disastro. Può aiutare a identificare le lacune e mostrare come soluzioni diverse (ad esempio, l'uso di clip anti-uragano per rafforzare il collegamento tra il tetto dell'edificio e il suo muro, uno dei punti più deboli negli edifici in legno) potrebbe contribuire a colmare queste lacune.

"La caratteristica più potente di questi modelli è la loro capacità di prevedere, " ha detto Abdelhady. "Puoi prevedere l'output di tutti i piani di mitigazione proposti, quindi utilizzare un algoritmo di ottimizzazione per assegnare loro la priorità e trovare la migliore combinazione." El-Tawil ha elaborato, "Per esempio, potresti vedere che una soluzione costa $ 5 milioni e migliorerebbe la resilienza della comunità del cinque percento, ma un'altra soluzione costa $ 1 milione e migliorerebbe la resilienza del 10 percento. Con queste simulazioni che ti danno quel tipo di dati, le comunità possono informarsi, decisioni responsabili sui miglioramenti proposti.