Vitenskapen bak Superstorm Sandy’ s Crippling Storm Surge

GOWANUS, BROOKLYN-Superstorm Sandy ‘ s surge stoppet litt mer enn en blokk fra hjemmet mitt, og speilet nesten nøyaktig grensen til to forskjellige nærliggende flomsoner på new York Citys evakueringskart. Boliger, butikker og varehus nærmere Gowanus-Kanalen på Den vestligste enden Av Long Island – en AV DE mest forurensede områdene I USA som et resultat av en industriell arv sammen med kloakkoverløp i tunge regner, kvalifiserte bunnmuggen, vannet og tilstøtende land For Superfund betegnelse-sagkjellere og nedre etasjer ble til stinkende bassenger. Foul vannet forble fanget av sandsekker og andre ville være antiflood forholdsregler selv dagen etter.Gjennom Hele new York metropolitan region og lenger sør I New Jersey førte Sandys orkanstyrke vind ned trær og kraftledninger, noe som forårsaket en estimert $20 milliarder eller mer i skade. Men de mer enn 74 kilometer i timen vindens mest varige innvirkning kan ha vært fra den massive svulmen av vann de presset på toppen av land, utslette strender, drukne strandpromenader, fylle tunnelbanetunneler, ødelegge elektrisk infrastruktur og ødelegge liv.

selv om det kan være vanskelig å tro, hendelsen kunne ha vært enda mer skadelig. «Dette var ikke det verste fallet,» sier Stormflodspesialist Jamie Rhome Fra National Hurricane Center (NHC) ved US National Oceanic And Atmospheric Administration. «Et verste tilfelle ville ha vært en sterkere storm med nøyaktig samme spor» som også kom i land samtidig med høyvann. «Det ville ha produsert enda mer flom,» legger han til.Likevel Er Superstorm Sandy ‘ s massive flom allerede uten sidestykke de siste tiårene. Ifølge eksperter vil det imidlertid bare bli mer sannsynlig i de kommende tiårene, takket være en kombinasjon av lokal geografi, sårbar kystutvikling og allerede skjer havnivåstigning som følge av klimaendringer. I fremtiden vil det ikke ta en frankenstorm som Sandy å oversvømme regionen. Gitt den virkeligheten, kan det beste forsvaret være å akseptere uunngåelighet av flom og forberede infrastruktur for å motstå det, som det er vanlig i andre regioner som er mer historisk utsatt for stormflom.

Ikke den første flommen
new York metropolitan area har, selvfølgelig, led ødeleggende stormflo gjennom hele sin historie, selv om de fleste ikke var så alvorlig. For eksempel, I 1960 Stormet Orkanen Donna opp Hele Østkysten som En kategori 2 tropisk syklon, med vind over 105 mph. Selv Om Donna hadde formildende faktorer-det kom til lavvann og den stormen (som i fjor Kategori 1 Orkan Irene) reiste parallelt med kysten i stedet for å slå den på hodet-disse vindene presset nok sjøvann inn I New York Havn for å forårsake en stormbølge på mer enn seks meter som på samme måte oversvømte Deler av Manhattan.I motsetning Til Dette er Sandy ‘s større bølge et resultat av den post-tropiske syklonens spor, som så superstormen slå inn og deretter knuse Kysten Av New Jersey, skyve en straffe vegg av vann foran den inn I Garden State’ s coast, så vel som nord inn I New York Harbor.

hvordan skaper vind en stormflo? I en tropisk syklon er lufttrykket høyest i kantene og lavt i midten. Luften flyter, ved hastigheter over 74 mph, for å fylle det lavtrykksområdet. I tillegg bidrar lavtrykket selv til å øke havnivået under det, og øke bølgen der stormens midtpunkt gjør landfall. Wave handling i seg selv kan også forbedre effekten, og legger enda mer høyde til en stormflo som bølgene hoper seg inn i land en på toppen av den neste.

Det er en annen viktig faktor i surge ultimate innvirkning: kystgeografi. «Stormflo er som fast eiendom: beliggenhet, beliggenhet, beliggenhet,» Sier Rhome. I New York Harbor fungerte den omkringliggende kysten som en trakt, og kanaliserte mer og mer av det innkommende vannet inn i en smalere og smalere region. Når et massivt volum vann blir begrenset på den måten, «har det ikke annet valg enn å spyle ut og oversvømme det omkringliggende landet,» forteller Rhome. Og på steder der kysten forsiktig skråner ut til sjøen, i stedet for å falle ned, resulterer en enda større stormbølge. New York City, med noen 305 kvadrat miles av området, er spesielt utsatt for stormflo på grunn av sin mer enn 500 miles av kystlinje har små bukter, viker og andre potensielle trakter som kan kanalisere stigende sjøvann langt inn i landet.en viktig del av å takle slike flomvann er å vite hvor sannsynlig de kommer til å treffe, og hvor høye de vil være når de kommer i land. National Hurricane Center Storm Surge Unit baserer sine anslag på mengden vann som fysisk vil bevege seg på toppen av land, kalt «våt» linje over havet. Selvfølgelig kan spådommer aldri være perfekte, Rhome (som også er en tidligere orkanspesialist) notater av sin enhet, da parametrene som påvirker stormbølgen endres fra time til time: presis plassering av landfall, vindstyrke, vinkelen til tilnærming til kysten, hvor fort stormen beveger seg, hvor stor den er, blant andre.FAKTISK ER NHC en av de få slike anleggene i verden som tilbyr flere spådommer om stormflo for å hjelpe beredskapsplanleggere til å takle. Det starter med en datamodell som tar hensyn til data på selve kysten, inkludert konturer, dyp, naturlige strukturer og menneskeskapte, og hvor elvene kommer inn og andre faktorer. Datamaskinen simulerer deretter stormbølgen basert på inngangsvindhastigheter, selve stormens hastighet og dens totale størrelse, som igjen er basert på DEN beste projeksjonen AV NHCS menneskelige orkanspesialister. Det eneste beste gjetningen er hvor de fleste stormflodspådommer slutter.Men selv de beste meteorologene med de beste verktøyene og mest erfaring kan ikke nøyaktig forutsi noen av disse tingene, så NHC kjører modellen flere ganger med flere variasjoner av storminngangene, for eksempel vindhastighet eller det totale arealet av stormen. Nivået på en stormbølge kan endres raskt med relativt små svingninger i slike faktorer. «Det er veldig vanskelig,» Sier Rhome. «Bare en subtil endring i meteorologien gjør en stor forskjell.»For Eksempel Skiftet Orkanen Ivan i 2004 sitt spor, og øyet gikk øst for Mobile Bay i stedet for bare i vest, hvor Det hadde vært forventet basert på prognoser. Denne retningsendringen på mindre enn 30 miles kutter den faktiske stormflo med 10 fot, ifølge Rhome, skyver vann ut av bukta i stedet for inn i den. «Alle som tror de kan forutsi landfall innen 30 miles to til tre dager i forveien, vet ikke hva De gjør,» Sier Rhome.Eller ta Sandy, som bare var det svakeste nivået av orkan, med vedvarende vind over 74 mph, til tross for at det laveste trykket noensinne er registrert for storm nord For North Carolina—943 millibars like før landfall i New Jersey. I stedet Genererte Superstorm Sandy sin store størrelse-med vind spredt over et massivt område på mer enn 1000 kvadratkilometer – den enorme bølgen av havvann. For å sette pris på forskjellen, tenk på en mindre storm som å løpe en finger gjennom et badekar-det vil ikke forstyrre mye vann – mens en større storm er som å flytte en hel arm gjennom-du kan gjøre en betydelig hovelse.Faktisk skyver Sandys viltvoksende vindfelt fortsatt vann over normale nivåer, selv dager etter at stormens midtpunkt gjorde landfall.kostnaden for å skape bedre beskyttelse Lavtliggende New York City, med all sin kystutvikling, er spesielt utsatt for de høyere farvannene. I områder som Gulf Coast og østlige Florida som ser mer orkan aktivitet, flom vegger, diker og selv konstruert våtmarker bidra til å redusere storm virkninger. Det er forslag, for eksempel, å utvide en dike rundt Galveston, Tex., for å beskytte den mot stormer som er like store Som Orkanen Ike I 2008.For å fullt ut beskytte Manhattan ville kreve en flomvegg som er høy, lang og kontinuerlig, innpakning rundt øya på begge sider, lik den 16 kilometer lange, fem meter høye og nesten fem meter tykke (ved basen) sjøveggen langs Galveston shorefront. I etterkant Av Orkanen Donna i 1960 ble En slik havmur faktisk foreslått For Coney Island—men aldri bygget.

det er ikke å si at en slik vegg ville være en kur-all. Selv om et slikt forsvar ble bygget, kunne veggen også fungere for å holde vann inn og ut under alvorlig flom, mye som skjedde i Galveston etter Orkanen ike. En slik tilnærming er ikke alltid populær av andre grunner også: den blokkerer havutsikt. «Du har også et estetisk problem,» bemerker Geomorfolog Chris Houser Fra Texas a & M University.i teorien kan naturens beskyttelse—våtmarker, skoger og barriereøyer—stanse stormpåvirkninger. «Det er som en sjøvegg, men den er laget av sand,» Sier Houser om barrier islands og deres sanddyner, hans primære forskningsområde. Måten slike barriere øyer stikker ut – deres konvekse form-virker som en pause til stormflo, sammenlignet med den trekkende effekten av konkavformede bukter og innløp, som De I New York Harbor. Men Det er ikke tilstrekkelig tilgjengelig eiendom rundt New York City for å gjenopprette naturlige forsvar som våtmarker eller skoger.Blokkering av effektene av fremtidige superstormer vil kreve større enn naturlige barriere øyer, i alle fall. I Louisiana vil for Eksempel menneskeskapte barrierer være tre ganger høyere enn naturlig forekommende øyer for å skjerme kysteiendom og olje-og gassinfrastruktur. En tilsvarende overdimensjonert menneskeskapt barriere øy må heves I New York Harbor.Det etterlater muligens for dyre alternativer, for eksempel tidevannsbarrierer som Den I Themsen For å beskytte London eller et massivt system av elver, diker og andre vannkontrollstrukturer, som De I Nederland. Men Thames Barrier koster nesten $ 2 milliarder å bygge og noen $10 millioner per år å operere. Den slags tidevannsbarriere har vært en drøm om Noen new York byplanleggere i minst et århundre eller mer.

Tilpasning til klimaendringer
Som om alt som ikke var nok til å klare, er det ytterligere forsøk på å takle havnivåstigning. To viktige faktorer er på jobb I New York City. Først, land rebounding lenger nord etter fjerning av den massive vekten Av Istid isbreer har forårsaket øya Manhattan selv å sakte synke. For det andre, samtidig har havene steget med nesten tre inches lokalt i løpet av det 20. århundre, ifølge US Geological Survey. Disse endringene vil gjøre skape langvarig beskyttelse mot stormflo enda mer utfordrende. «Du starter fra en ny null,» Sier Rhome. «Nøyaktig samme storm kommer til å produsere en enda verre stormflo i en fremtidig tid.»Nederland, for Eksempel, planlegger nesten en meter havnivåstigning innen slutten av århundret, selv om det er i den høye enden av vitenskapelige fremskrivninger. Den nederlandske planen er å både styrke og øke eksisterende diker og diker, men også, som det har vært praksis i hundrevis av år, å forberede visse områder som feilsikre flomsoner, klar til å bli oversvømt når det er nødvendig.i fremtiden vil det være like viktig—om ikke viktigere-å forberede seg på slike uunngåelige oversvømmelser enn å forsøke å forhindre slike hendelser. «Sjansen For At Manhattan vil få en annen stormflod er høyere og høyere,» sier Houser. Infrastruktur-spesielt den som ligger under bakken, for eksempel tunnelbanetunneler og viktig utstyr—må gjøres flom klar. Kjellergeneratorer eller drivstofftanker kan for eksempel flyttes, og pumper i tunneler kan beskyttes slik at de senere kan gjøre jobben med vannfjerning.Det vil hjelpe New York city å møte fremtidige superstormer, noe som kan produsere mer flom enn Sandy. Heldigvis for hovedstadsregionen dumpet denne post-tropiske syklonen ikke regn på de samme stedene hvor det dumpet sjøvann. Hvor nedbør og stormflo kombinere, flom vil bli enda verre. «Noen stormer ser en enorm bølge ved munnen av en elv samtidig som mye regn,» Forklarer Rhome. «De kan komme sammen for å produsere utrolig skadelige resultater .»Faktisk Er New York city flood zone-kartene, som lignende kart for kommuner over HELE USA, et direkte resultat av off-season datamodellering for å se hva som kan skje i verste fall. Så, Sone A er sannsynlig å bli oversvømt av en tropisk syklonstyrke storm i regionen, Mens Sone C krever en stor orkan med vind over 110 mph. «Sone C er ditt verste tilfelle,» Forklarer Rhome.Det er født ut av hard erfaring her i Sone C-delen Av Gowanus, hvor selv en typisk nordøstlig regnstorm produserer kloakkutløp i kanalen, og i vanskeligere regner kan lokale gater bli til elver. Pair det med den slags sjøvannsbølge Som Superstorm Sandy produserte og enda mer katastrofale oversvømmelser vil oppstå. Det er en fremtidig New York City—og alle kystbyer-bør forberede seg for nå. Superstorm Sandy ‘ s leksjon, Som New York State Guvernør Andrew Cuomo bemerket I En pressekonferanse På Halloween, er «anerkjennelsen av at klimaendringer er en realitet, ekstremt vær er en realitet. Det er en realitet at vi er sårbare.»