de wetenschap achter Superstorm Sandy’ s Crippling Storm Surge
GOWANUS, BROOKLYN—Superstorm Sandy ‘ s surge stopte iets meer dan een blok van mijn huis, bijna precies de grens van twee verschillende nabijgelegen overstromingszones op de evacuatiekaart van New York City. Huizen, winkels en magazijnen dichter bij het Gowanus Canal aan het meest westelijke uiteinde van Long Island-een van de meest vervuilde sites in de VS als gevolg van een industriële erfenis in combinatie met riolering overstroomt in zware regenval, kwalificeren de bodem muck, wateren en aangrenzende land voor Superfund aanwijzing—zaag kelders en lagere verdiepingen veranderd in stinkende zwembaden. Het vuile water bleef gevangen door zandzakken en andere would-be antiflood voorzorgsmaatregelen zelfs de dag erna.in de metropolitane regio van New York en verder naar het zuiden in New Jersey werden bomen en hoogspanningslijnen neergehaald door Sandy ‘ s orkaankracht, met een geschatte schade van $20 miljard of meer. Maar de meer dan 74-mijl-per-uur Wind ‘ s meest blijvende impact kan zijn geweest van de enorme deining van het water ze geduwd op de top van het land, het vernietigen van stranden, verdrinken Promenade, vullen metrotunnels, het vernietigen van elektrische infrastructuur en het slopen van levens.
hoewel het moeilijk te geloven is, had de gebeurtenis nog schadelijker kunnen zijn. “Dit was niet het ergste geval”, zegt stormvloedspecialist Jamie Rhome van het National Hurricane Center (NHC) van de Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration. Het ergste zou een sterkere storm geweest zijn met precies hetzelfde spoor dat tegelijk met hoogwater aan land kwam. “Dat zou nog meer overstromingen hebben veroorzaakt”, voegt hij eraan toe.
toch is de enorme overstroming van Superstorm Sandy in de afgelopen decennia al ongekend. Volgens deskundigen zal de kans echter alleen maar groter worden in de komende decennia, dankzij een combinatie van lokale geografie, kwetsbare kustontwikkeling en reeds bestaande zeespiegelstijging als gevolg van klimaatverandering. In de toekomst zal er geen frankenstorm als Sandy nodig zijn om de regio te overspoelen. Gezien het feit dat de realiteit, de beste verdediging kan zijn om de onvermijdelijkheid van overstromingen te accepteren en voor te bereiden infrastructuur om het te weerstaan, zoals gebruikelijk is in andere regio ‘ s meer historisch gevoelig voor stormvloed overstromingen.
niet de eerste overstroming het metropolitane gebied van New York heeft in de loop van zijn geschiedenis natuurlijk te lijden gehad van schadelijke stormstoten, hoewel de meeste niet zo ernstig waren. Bijvoorbeeld, in 1960 stormde orkaan Donna de hele oostkust op als een tropische cycloon van categorie 2, met winden van meer dan 105 km / u. Hoewel Donna verzachtende factoren had-het kwam bij eb en die storm (zoals vorig jaar Categorie 1 Orkaan Irene) reisde parallel aan de kust in plaats van het raken van het hoofd op—die winden duwde genoeg zeewater in de haven van New York om een stormvloed van meer dan zes meter die op dezelfde manier overstroomde delen van Manhattan veroorzaken.in tegenstelling hiermee is Sandy ‘ s grotere golf een gevolg van de post-tropische cycloon, die ervoor zorgde dat de superstorm de kust van New Jersey insloeg en vervolgens verbrijzelde.
hoe creëren winden een stormvloed? In een tropische cycloon is de luchtdruk het hoogst aan de randen en laag in het midden. De lucht stroomt, bij snelheden boven 74 mph, om dat lagedrukgebied te vullen. Bovendien helpt de lage druk zelf om de zeespiegel eronder te verhogen, waardoor de Golf waar het centrum van de storm aan land komt, hoger wordt. Golfwerking zelf kan het effect ook versterken, waardoor een stormvloed nog hoger wordt als de golven zich opstapelen in de kust op de top van de volgende.
Er is een andere belangrijke factor in de uiteindelijke impact van de piek: kustgeografie. “Storm surge is als onroerend goed: Locatie, Locatie, Locatie,” zegt Rhome. In de haven van New York fungeerde de omringende kustlijn als een trechter, die steeds meer van het binnenkomende water naar een smaller en smaller gebied leidde. Wanneer een enorme hoeveelheid water wordt beperkt op die manier, “het heeft geen andere keuze dan te morsen en overstroming van het omliggende land,” Rhome merkt op. En op plaatsen waar de kust zacht naar de zee helt, in plaats van plotseling af te vallen, ontstaat een nog grotere stormvloed. New York City, met zo ‘ n 305 vierkante mijl van de oppervlakte, is bijzonder kwetsbaar voor stormvloed vanwege de meer dan 500 mijl van de kust beschikken over kleine baaien, inhammen en andere potentiële trechters die stijgende zeewater kanaliseren ver landinwaarts.
De kunst van het voorspellen van piekspanningen
Een belangrijk onderdeel van het omgaan met dergelijke overstromingen is weten hoe waarschijnlijk ze zullen raken, en hoe hoog ze zullen zijn als ze aan land komen. De Storm Surge Unit van het National Hurricane Center baseert zijn projecties op de hoeveelheid water die fysiek boven het land zal bewegen, de zogenaamde “natte” lijn boven de zeespiegel. Natuurlijk kunnen voorspellingen nooit perfect zijn, Rhome (die ook een voormalig orkaanspecialist is) merkt op van zijn eenheid, omdat de parameters die van invloed zijn op stormvloed veranderen van uur tot uur: precieze locatie van het land, de sterkte van de wind, de hoek van aanpak van de kust, hoe snel de storm beweegt, hoe groot het is, onder anderen.
in feite is de NHC een van de weinige dergelijke faciliteiten in de wereld die meerdere voorspellingen van stormvloed biedt om noodplanners te helpen om het hoofd te bieden. Het begint met een computermodel dat rekening houdt met gegevens over de kust zelf, met inbegrip van de contouren, de diepten, natuurlijke structuren en door de mens gemaakte structuren, en waar de rivieren binnenkomen en andere factoren. De computer simuleert dan stormvloed op basis van input windsnelheden, de snelheid van de storm zelf en de totale grootte, die op hun beurt gebaseerd zijn op de beste projectie van de menselijke orkaanspecialisten van de NHC. Die ene beste gok is waar de meeste voorspellingen over stormvloed eindigen.
maar zelfs de beste meteorologen met de beste hulpmiddelen en de meeste ervaring kunnen geen van deze dingen precies voorspellen, dus de NHC draait het model meerdere keren met meerdere variaties van de storminvoer, zoals windsnelheid of de totale oppervlakte van de storm. Het niveau van een stormvloed kan snel veranderen met relatief kleine schommelingen in dergelijke factoren. “Het is heel lastig”, zegt Rhome. “Een subtiele verandering in de meteorologie maakt een enorm verschil.= = = orkaan Ivan = = = in 2004 verplaatste de orkaan Ivan zijn spoor en passeerde zijn oog naar het oosten van Mobile Bay in plaats van alleen naar het westen, waar hij werd verwacht op basis van voorspellingen. Deze richtingverandering van minder dan 30 mijl verminderde de werkelijke stormvloed met 3 meter, volgens Rhome, die water uit de baai duwt in plaats van Erin. “Iedereen die denkt dat ze Landval binnen 30 mijl twee tot drie dagen van tevoren kan voorspellen, weet niet wat ze doen,” zegt Rhome.of neem Sandy, dat slechts het zwakste niveau van orkaan bleef, met aanhoudende wind boven de 74 mph, ondanks de laagste druk ooit gemeten voor een storm ten noorden van North Carolina-943 millibars net voor de landing in New Jersey. In plaats daarvan veroorzaakte Superstorm Sandy ‘ s enorme omvang—met wind verspreid over een enorm gebied van meer dan 1.000 vierkante mijl—de enorme golf van oceaanwater. Om het verschil te waarderen, denk aan een kleinere storm als het uitvoeren van een vinger door een badkuip—Het zal niet veel water verstoren—terwijl een grotere storm is als het bewegen van een hele arm door—kunt u een significante deining maken.in feite duwt Sandy ‘ s uitgestrekte windveld nog steeds het water boven de normale niveaus, zelfs dagen nadat het centrum van de storm aan land kwam.de kosten van een betere bescherming van het laaggelegen New York City, met al zijn kustontwikkeling, zijn bijzonder kwetsbaar voor deze hogere wateren. In gebieden zoals de Golfkust en Oost-Florida waar meer orkaanactiviteit plaatsvindt, helpen overstromingsmuren, dijken en zelfs aangelegde wetlands om de impact van storm te verminderen. Er zijn bijvoorbeeld voorstellen om een dijk rond Galveston, Tex, uit te breiden. om het te beschermen tegen stormen die vergelijkbaar zijn met de orkaan Ike uit 2008.om Manhattan volledig te beschermen is een hoog, lang en ononderbroken overstromingsmuur nodig die aan beide zijden rond het eiland loopt, vergelijkbaar met de 16 kilometer lange, vijf meter hoge en bijna vijf meter dikke (aan de basis) zeemuur langs de kust van Galveston. In de nasleep van orkaan Donna in 1960, zo ‘ n zeemuur eigenlijk werd voorgesteld voor Coney Island—maar nooit gebouwd.
dat wil niet zeggen dat zo ‘ n muur een remedie-all zou zijn. Zelfs als een dergelijke verdediging zou worden gebouwd, zou de muur ook kunnen functioneren om water binnen en buiten te houden tijdens ernstige overstromingen, zoals in Galveston gebeurde na orkaan Ike. Een dergelijke aanpak is niet altijd populair om andere redenen ook: het blokkeert uitzicht op de oceaan. “Je hebt ook een esthetisch probleem”, merkt geomorfoloog Chris Houser van Texas A&M University op.
in theorie kan de bescherming van de natuur—wetlands, bossen en barrièreeilanden—storminslagen afzwakken. “Het is als een zeemuur, maar het is gemaakt van zand”, zegt Houser over barrier islands and their dunes, zijn primaire onderzoeksgebied. De manier waarop dergelijke barrière—eilanden eruit springen—hun convexe vorm-werkt als een breuk aan stormstoten, vergeleken met het trechtereffect van concave-vormige baaien en inhammen, zoals die in de haven van New York. Maar er is niet voldoende beschikbaar onroerend goed rond New York City om de natuurlijke verdediging zoals wetlands of bossen te herstellen.
Het blokkeren van de effecten van toekomstige superstormen zal in ieder geval groter-dan-natuurlijke barrièreeilanden vereisen. In Louisiana, bijvoorbeeld, zullen door de mens veroorzaakte barrières drie keer hoger zijn dan natuurlijk voorkomende eilanden om kusteigendom en olie-en gasinfrastructuur te beschermen. Een even grote kunstmatige barrière eiland zou moeten worden verhoogd in New York Harbor.
dat laat mogelijk te dure alternatieven over, zoals getijdenbarrières zoals die in de Thames om Londen te beschermen of een enorm systeem van Dijken, dijken en andere waterbeheersstructuren, zoals die in Nederland. Maar de Thames Barrier kostte bijna $ 2 miljard om te bouwen en ongeveer $ 10 miljoen per jaar om te werken. Dat soort getijdenbarrière is al een droom van sommige New Yorkse stadsplanners voor minstens een eeuw, of meer.
zich aanpassen aan klimaatverandering
alsof dat allemaal niet genoeg was om te beheren, is er de extra proef van het omgaan met zeespiegelstijging. Twee belangrijke factoren zijn aan het werk in New York City. Ten eerste, land dat verder naar het noorden terugkeerde na het verwijderen van het enorme gewicht van gletsjers uit de ijstijd heeft ervoor gezorgd dat het eiland Manhattan zelf langzaam zinkt. Ten tweede, op hetzelfde moment, de oceanen zijn gestegen met bijna drie centimeter lokaal in de loop van de 20e eeuw, volgens de U. S. Geological Survey. Deze veranderingen zullen het creëren van langdurige bescherming tegen stormstoten nog moeilijker maken. “Je begint vanaf een nieuwe nul”, zegt Rhome. “Precies dezelfde storm zal in de toekomst een nog ergere stormvloed veroorzaken.”
Nederland, bijvoorbeeld, is van plan om tegen het einde van de eeuw bijna een meter zeespiegelstijging te verwachten, hoewel dat aan de top van de wetenschappelijke prognoses ligt. Het Nederlandse plan is om zowel bestaande dijken en dijken te versterken als te verhogen, maar ook, zoals al honderden jaren het geval is, om bepaalde gebieden voor te bereiden als fail-safe overstromingszones, klaar om te worden overspoeld wanneer dat nodig is.
in de toekomst zal de voorbereiding op dergelijke onvermijdelijke overstromingen even belangrijk—zo niet belangrijker—zijn dan het proberen om dergelijke gebeurtenissen te voorkomen. “De kans dat Manhattan weer een stormvloed krijgt, is steeds groter”, merkt Houser op. De infrastructuur—met name die welke zich onder de grond bevindt, zoals metrotunnels en vitale apparatuur-moet klaar zijn voor overstroming. Keldergeneratoren of brandstoftanks kunnen bijvoorbeeld worden verplaatst en pompen in tunnels kunnen worden beschermd, zodat ze later hun taak van waterverwijdering kunnen uitvoeren.
dat zal New York City helpen om toekomstige superstormen het hoofd te bieden, die meer overstromingen kunnen veroorzaken dan Sandy. Gelukkig voor de metropolitane regio, dumpte deze post-tropische cycloon geen regen op dezelfde plaatsen waar het zeewater dumpte. Waar regenval en stormvloed samenkomen, zullen overstromingen nog erger zijn. “Sommige stormen zien een enorme golf aan de monding van een rivier tegelijk met veel regen”, legt Rhome uit. “Ze kunnen samenkomen om ongelooflijk schadelijke resultaten te produceren.”
in feite zijn de New York City flood zone kaarten, net als soortgelijke kaarten voor gemeenten in de VS, een direct resultaat van off-season computer modellering om te zien wat er zou kunnen gebeuren in het ergste geval. Dus, Zone A is waarschijnlijk overspoeld door een tropische cycloon sterkte storm in de regio, terwijl Zone C vereist een grote orkaan met wind boven de 110 mph. “Zone C is het slechtste scenario”, legt Rhome uit.
dat is ontstaan door harde ervaring hier in het Zone C-deel van Gowanus, waar zelfs een typische noordoostelijke regenstorm rioolwater naar het kanaal uitstroomt en bij hardere regenbuien lokale straten kunnen zien veranderen in rivieren. Combineer dat met het soort zeewater dat Superstorm Sandy veroorzaakte en nog meer catastrofale overstromingen zullen optreden. Het is een toekomstige New York City—en alle kuststeden-moeten zich voorbereiden voor nu. Superstorm Sandy ‘ S les, zoals New York State gouverneur Andrew Cuomo opgemerkt in een persconferentie over Halloween, is “de erkenning dat klimaatverandering is een realiteit, extreem weer is een realiteit. Het is een realiteit dat we kwetsbaar zijn.”