The Science behind Superstorm Sandy’s Paralizzante Storm Surge

GOWANUS, BROOKLYN—Superstorm Sandy’s Surge si è fermato a poco più di un isolato da casa mia, rispecchiando quasi esattamente il confine di due diverse zone di inondazione vicine sulla mappa di evacuazione di New York City. Case, negozi e magazzini più vicini al canale Gowanus all’estremità occidentale di Long Island, uno dei siti più inquinati degli Stati Uniti come risultato di un patrimonio industriale accoppiato con acque reflue trabocca in forti piogge, qualificando il suo letame di fondo, acque e terreni adiacenti per la designazione Superfund—scantinati sega e piani inferiori trasformati in piscine puzzolenti. Le acque sporche sono rimaste intrappolate da sacchi di sabbia e altre precauzioni anti-sangue anche il giorno dopo.

In tutta la regione metropolitana di New York e più a sud nel New Jersey, i venti di uragano di Sandy hanno abbattuto alberi e linee elettriche, causando un danno stimato di damage 20 miliardi o più. Ma l’impatto più duraturo dei venti di oltre 74 miglia all’ora potrebbe essere stato l’enorme ondata di acqua che hanno spinto in cima alla terra, cancellando le spiagge, annegando passerelle, riempiendo tunnel della metropolitana, distruggendo infrastrutture elettriche e distruggendo vite.

Anche se può essere difficile da credere, l’evento avrebbe potuto essere ancora più dannoso. “Questo non è stato il caso peggiore”, afferma lo specialista di storm surge Jamie Rhome del National Hurricane Center (NHC) presso la National Oceanic and Atmospheric Administration degli Stati Uniti. “Un caso peggiore sarebbe stata una tempesta più forte con la stessa identica pista” che è arrivata a terra allo stesso tempo dell’alta marea. “Ciò avrebbe prodotto ancora più inondazioni”, aggiunge.

Tuttavia, la massiccia inondazione di Superstorm Sandy è già senza precedenti negli ultimi decenni. Secondo gli esperti, tuttavia, diventerà più probabile solo nei prossimi decenni, grazie a una combinazione di geografia locale, sviluppo costiero vulnerabile e innalzamento del livello del mare già in atto a causa dei cambiamenti climatici. In futuro, non ci vorrà un frankenstorm come Sandy per inondare la regione. Dato che la realtà, la migliore difesa potrebbe essere quella di accettare l’inevitabilità delle inondazioni e preparare le infrastrutture per resistere, come è comune in altre regioni più storicamente inclini a inondazioni da tempesta.

Non è la prima alluvione
L’area metropolitana di New York ha, naturalmente, subito picchi di tempesta dannosi nel corso della sua storia, anche se la maggior parte non erano così gravi. Ad esempio, nel 1960 l’uragano Donna ha preso d’assalto l’intera costa orientale come ciclone tropicale di categoria 2, con venti superiori a 105 mph. Anche se Donna aveva fattori attenuanti-è arrivato con la bassa marea e quella tempesta (come l’uragano Irene di categoria 1 dello scorso anno) ha viaggiato parallelamente alla costa piuttosto che colpirla frontalmente—quei venti hanno spinto abbastanza acqua di mare nel porto di New York per causare un’ondata di tempesta di più di sei piedi che ha inondato parti di Manhattan.

Al contrario, l’ondata più grande di Sandy è il risultato della pista del ciclone post-tropicale, che ha visto la superstorm trasformarsi e poi distruggere la costa del New Jersey, spingendo un muro d’acqua punitivo di fronte ad esso nella costa del Garden State e a nord nel porto di New York.

In che modo i venti creano un’ondata di tempesta? In un ciclone tropicale, la pressione dell’aria è più alta ai bordi e bassa al centro. L’aria scorre, a velocità superiori a 74 mph, per riempire quell’area di bassa pressione. Inoltre, la bassa pressione stessa aiuta ad alzare il livello del mare sotto di esso, aumentando l’ondata dove il centro della tempesta fa atterrare. L’azione dell’onda stessa può anche migliorare l’effetto, aggiungendo ancora più altezza a un’ondata di tempesta mentre le onde si accumulano sulla riva una sopra la successiva.

C’è un altro fattore importante nell’impatto finale dell’ondata: la geografia costiera. “Storm surge è come il settore immobiliare: posizione, posizione, posizione”, dice Rhome. Nel porto di New York, la costa circostante fungeva da imbuto, incanalando sempre più l’acqua in entrata in una regione sempre più stretta. Quando un enorme volume d’acqua viene confinato in questo modo, “non ha altra scelta che riversarsi e inondare la terra circostante”, osserva Rhome. E, nei luoghi in cui la riva digrada dolcemente verso il mare, piuttosto che precipitosamente scende, si ottiene un’ondata di tempesta ancora più grande. New York City, con circa 305 miglia quadrate di area, è particolarmente vulnerabile alle tempeste a causa delle sue oltre 500 miglia di costa con piccole baie, insenature e altri potenziali imbuti che possono incanalare le acque marine in aumento nell’entroterra.

L’arte della previsione delle sovratensioni
Una parte importante di far fronte a tali acque alluvionali è sapere quanto è probabile che colpiscano e quanto saranno alte quando arriveranno a terra. L’unità Storm Surge del National Hurricane Center basa le sue proiezioni sulla quantità di acqua che si muoverà fisicamente in cima alla terra, chiamata linea “bagnata” sul livello del mare. Naturalmente, le previsioni non possono mai essere perfetti, Rhome (che è anche un ex specialista uragano) note della sua unità, come i parametri che influenzano tempesta surge cambiano ora in ora: posizione precisa di landfall, forza dei venti, l’angolo di avvicinamento alla costa, quanto velocemente la tempesta si sta muovendo, quanto è grande, tra gli altri.

Infatti, l’NHC è una delle poche strutture al mondo che offre molteplici previsioni di tempesta per aiutare i pianificatori di emergenza a far fronte. Inizia con un modello informatico che tiene conto dei dati sulla costa stessa, compresi i suoi contorni, le sue profondità, le strutture naturali e quelle artificiali, e dove entrano i fiumi e altri fattori. Il computer simula quindi l’ondata di tempesta in base alla velocità del vento in ingresso, alla velocità della tempesta stessa e alla sua dimensione totale, che a loro volta si basano sulla migliore proiezione degli specialisti umani degli uragani del NHC. Quella singola ipotesi migliore è dove finiscono la maggior parte delle previsioni di tempesta.

Ma anche i migliori meteorologi con i migliori strumenti e la maggior parte dell’esperienza non possono prevedere con precisione nessuna di queste cose, quindi l’NHC esegue il modello più volte con più variazioni degli input della tempesta, come la velocità del vento o l’area totale della tempesta. Il livello di un’ondata di tempesta può cambiare rapidamente con fluttuazioni relativamente piccole in tali fattori. “È molto complicato”, dice Rhome. “Solo un sottile cambiamento nella meteorologia fa una differenza enorme.”

Ad esempio, l’uragano Ivan nel 2004 ha spostato la sua traccia, e il suo occhio è passato a est di Mobile Bay piuttosto che solo a ovest, dove era stato previsto in base alle previsioni. Questo cambiamento direzionale di meno di 30 miglia ha tagliato l’attuale ondata di tempesta di 10 piedi, secondo Rhome, spingendo l’acqua fuori dalla baia piuttosto che dentro di essa. “Chiunque pensi di poter prevedere l’approdo entro 30 miglia con due o tre giorni di anticipo non sa cosa stanno facendo”, dice Rhome.

O prendi Sandy, che è rimasto solo il livello più debole dell’uragano, vantando venti sostenuti sopra 74 mph, nonostante abbia la pressione più bassa mai registrata per qualsiasi tempesta a nord della Carolina del Nord—943 millibar appena prima dell’atterraggio nel New Jersey. Invece la super tempesta di Sandy-con venti sparsi su una vasta area di oltre 1.000 miglia quadrate—ha generato l’enorme ondata di acque oceaniche. Per apprezzare la differenza, pensa a una tempesta più piccola come a far passare un dito attraverso una vasca da bagno—non disturberà molta acqua—mentre una tempesta più grande è come muovere un intero braccio—puoi fare un rigonfiamento significativo.

In effetti, il campo di vento tentacolare di Sandy sta ancora spingendo l’acqua al di sopra dei livelli normali, anche giorni dopo che il centro della tempesta è atterrato.

Il costo della creazione di una migliore protezione
La bassa città di New York, con tutto il suo sviluppo costiero, è particolarmente vulnerabile a quelle acque più alte. In aree come la costa del Golfo e la Florida orientale che vedono più attività degli uragani, pareti alluvionali, argini e persino zone umide ingegnerizzate aiutano a ridurre gli impatti delle tempeste. Ci sono proposte, per esempio, per estendere una diga intorno Galveston, Tex., per proteggerlo da tempeste simili in grandezza all’uragano Ike del 2008.

Per proteggere completamente Manhattan sarebbe necessario un muro di inondazione alto, lungo e continuo, che avvolga l’isola su entrambi i lati, simile al muro di mare lungo 16 chilometri, alto cinque metri e spesso quasi cinque metri (alla base) lungo il litorale di Galveston. All’indomani dell’uragano Donna nel 1960, tale muro di mare in realtà è stato proposto per Coney Island—ma mai costruito.

Questo non vuol dire che un muro del genere sarebbe un toccasana. Anche se una tale difesa fosse stata costruita, il muro potrebbe anche funzionare per mantenere l’acqua dentro e fuori durante le gravi inondazioni, proprio come è successo a Galveston dopo l’uragano Ike. Un tale approccio non è sempre popolare anche per altri motivi: blocca le viste sull’oceano. “Hai anche un problema estetico”, osserva il geomorfologo Chris Houser del Texas A & M University.

In teoria, le protezioni della natura—zone umide, foreste e isole barriera—potrebbero attenuare gli impatti delle tempeste. “È come un muro marino ma è fatto di sabbia”, dice Houser delle isole barriera e delle loro dune, la sua principale area di ricerca. Il modo in cui tali isole di barriera sporgono—la loro forma convessa—agisce come una pausa per le ondate di tempesta, rispetto all’effetto di incanalamento di baie e insenature a forma concava, come quelle del porto di New York. Ma non c’è sufficiente immobiliare disponibile intorno a New York City per ripristinare le difese naturali come zone umide o foreste.

Bloccare gli effetti delle future superstorms richiederà in ogni caso isole di barriera più grandi della naturale. In Louisiana, ad esempio, le barriere artificiali saranno tre volte più alte delle isole naturali per proteggere le proprietà costiere e le infrastrutture di petrolio e gas. Un’isola barriera artificiale simile fuori misura avrebbe bisogno di essere sollevata nel porto di New York.

Ciò lascia alternative forse troppo costose, come le barriere di marea come quella nel fiume Tamigi per proteggere Londra o un massiccio sistema di argini, dighe e altre strutture di controllo delle acque, come quelle nei Paesi Bassi. Ma la Barriera del Tamigi costa quasi billion 2 miliardi per costruire e alcuni million 10 milioni all’anno per operare. Quel tipo di barriera di marea è stato un sogno di alcuni urbanisti di New York per almeno un secolo, o più.

Adattarsi ai cambiamenti climatici
Come se tutto ciò non fosse sufficiente per gestire, c’è l’ulteriore prova di far fronte all’innalzamento del livello del mare. Due fattori principali sono al lavoro a New York City. In primo luogo, la terra che rimbalza più a nord dopo la rimozione del peso massiccio dei ghiacciai dell’era glaciale ha causato l’isola di Manhattan stessa ad affondare lentamente. In secondo luogo, allo stesso tempo, gli oceani sono aumentati di quasi tre pollici localmente nel corso del 20 ° secolo, secondo l’US Geological Survey. Questi cambiamenti renderanno la creazione di una protezione duratura dalle mareggiate ancora più impegnativa. “Stai partendo da un nuovo zero”, dice Rhome. “La stessa tempesta produrrà un’ondata di tempesta ancora peggiore in un tempo futuro.”

I Paesi Bassi, ad esempio, stanno pianificando un innalzamento di quasi un metro del livello del mare entro la fine del secolo, anche se questo è alla fine delle proiezioni scientifiche. Il piano olandese è di rafforzare e aumentare le dighe e gli argini esistenti, ma anche, come è prassi da centinaia di anni, di preparare alcune aree come zone di inondazione a prova di guasto, pronte per essere inondate quando necessario.

In futuro, prepararsi a tali inevitabili inondazioni sarà vitale—se non più importante—del tentativo di prevenire tali eventi. “La possibilità che Manhattan ottenga un’altra ondata di tempesta è sempre più alta”, osserva Houser. Le infrastrutture—in particolare quelle situate sotto terra, come i tunnel della metropolitana e le attrezzature vitali-devono essere pronte per le inondazioni. Generatori seminterrato o serbatoi di carburante possono essere trasferiti, per esempio, e pompe in gallerie possono essere protetti in modo che possano poi fare il loro lavoro di rimozione dell’acqua.

Questo aiuterà New York City ad affrontare le future superstorms, che potrebbero produrre più inondazioni di Sandy. Fortunatamente per la regione metropolitana, questo ciclone post-tropicale non ha scaricato la pioggia negli stessi luoghi in cui ha scaricato l’acqua di mare. Dove la pioggia e l’ondata di tempesta si combinano, le inondazioni saranno ancora peggiori. “Alcune tempeste vedono un’enorme ondata alla foce di un fiume contemporaneamente a molta pioggia”, spiega Rhome. “Possono riunirsi per produrre risultati incredibilmente dannosi.”

Infatti, le mappe di New York City flood zone, come le mappe simili per i comuni in tutti gli Stati Uniti, sono un risultato diretto della modellazione al computer fuori stagione per vedere cosa potrebbe accadere nel peggiore dei casi. Quindi, è probabile che la Zona A sia inondata da qualsiasi tempesta di forza del ciclone tropicale nella regione, mentre la Zona C richiede un uragano importante che vanta venti superiori a 110 mph. “La zona C è il tuo scenario peggiore”, spiega Rhome.

Che nasce dalla dura esperienza qui nella sezione di Zona C di Gowanus, dove anche una tipica tempesta di pioggia nord-orientale produce deflussi di acque reflue nel canale e, nelle piogge più dure, può vedere le strade locali trasformarsi in fiumi. Abbinalo al tipo di ondata di acqua di mare prodotta dalla Superstorm Sandy e si verificheranno inondazioni ancora più catastrofiche. È una futura New York City—e tutte le città costiere-dovrebbero prepararsi per ora. La lezione di Superstorm Sandy, come ha osservato il governatore dello Stato di New York Andrew Cuomo in una conferenza stampa su Halloween, è ” il riconoscimento che il cambiamento climatico è una realtà, il tempo estremo è una realtà. E ‘ una realtà che siamo vulnerabili.”