the Science behind Superstorm Sandy’ s Crippling Storm Surge
GOWANUS, BROOKLYN—superstorm Sandy ’ s surge zatrzymał się nieco więcej niż przecznicę od mojego domu, odzwierciedlając prawie dokładnie granicę dwóch różnych pobliskich stref powodzi na mapie ewakuacji Nowego Jorku. Domy, sklepy i magazyny bliżej kanału Gowanus na zachodnim krańcu Long Island-jednego z najbardziej zanieczyszczonych miejsc w USA. w wyniku spuścizny przemysłowej w połączeniu z przepełnieniami ścieków w ulewnych deszczach, kwalifikując jego dno, wody i przyległe grunty do oznaczenia Superfund – piwnice Piły i dolne piętra zamieniły się w śmierdzące baseny. Brudne wody pozostały uwięzione przez worki z piaskiem i inne niedoszłe środki zapobiegające przedostawaniu się krwi nawet dzień później.
w całym regionie metropolitalnym Nowego Jorku i dalej na południe w New Jersey, huraganowe wiatry sandy powaliły drzewa i linie energetyczne, powodując szacunkowe straty w wysokości 20 miliardów dolarów lub więcej. Ale najbardziej trwały wpływ wiatrów o prędkości ponad 100 km / h mógł wynikać z ogromnych fal wody, które zepchnęły na ląd, niszcząc plaże, tonąc promenady, wypełniając tunele metra, niszcząc infrastrukturę elektryczną i niszcząc życie.
choć trudno w to uwierzyć, wydarzenie mogło być jeszcze bardziej szkodliwe. „To nie był najgorszy przypadek”, mówi specjalista od przepięć burzowych Jamie Rhome z National Hurricane Center (NHC) w amerykańskiej Narodowej Administracji oceanicznej i atmosferycznej. „Najgorszym przypadkiem byłaby silniejsza burza z dokładnie tym samym torem, która również zeszła na ląd w tym samym czasie co przypływ. „To przyniosłoby jeszcze więcej powodzi” – dodaje.
jednak ogromna powódź Superstorm Sandy jest już bezprecedensowa w ostatnich dziesięcioleciach. Zdaniem ekspertów w nadchodzących dziesięcioleciach będzie to jednak bardziej prawdopodobne dzięki połączeniu lokalnej geografii, wrażliwego rozwoju obszarów przybrzeżnych i już istniejącego wzrostu poziomu mórz w wyniku zmian klimatu. W przyszłości nie będzie trzeba frankenstorm jak Sandy, aby zalać region. Biorąc pod uwagę tę rzeczywistość, najlepszą obroną może być zaakceptowanie nieuchronności powodzi i przygotowanie infrastruktury do jej wytrzymania, jak to jest powszechne w innych regionach, bardziej historycznie podatnych na powodzie burzowe.
nie pierwsza powódź
Obszar metropolitalny Nowego Jorku oczywiście ucierpiał w ciągu całej swojej historii, chociaż większość z nich nie była tak dotkliwa. PrzykĹ 'adowo, w 1960 roku huragan Donna szturmowaĺ’ caĹ ’ e Wschodnie wybrzeĺľe jako cyklon tropikalny kategorii 2, chlubiä … cy siÄ ™ wiatrami powyĺľej 105 mph. Mimo, że Donna miała czynniki łagodzące-przybyła przy odpływie i że burza (jak zeszłoroczny Huragan Irene kategorii 1) płynęła równolegle do wybrzeża, zamiast uderzać go głową-te wiatry popchnęły wystarczającą ilość wody morskiej do portu w Nowym Jorku, aby spowodować gwałtowny sztorm o długości ponad sześciu stóp, który podobnie zalał części Manhattanu.
w przeciwieństwie do tego, większy wzrost Sandy jest wynikiem post-tropikalnego cyklonu, który widział superstormę, która skręciła, a następnie rozbiła Wybrzeże New Jersey, pchając przed nią karzącą ścianę wody do wybrzeża Garden State, a także na północ do portu w Nowym Jorku.
jak wiatry wywołują sztorm? W cyklonie tropikalnym ciśnienie powietrza jest najwyższe na krawędziach i niskie w centrum. Powietrze przepływa z prędkością powyżej 74 km / h, aby wypełnić obszar niskiego ciśnienia. Ponadto samo niskie ciśnienie pomaga podnieść poziom morza pod nim, zwiększając przypływ w miejscu, w którym środek burzy powoduje lądowanie. Sama akcja falowa może również wzmocnić efekt, dodając jeszcze więcej wysokości do fali sztormowej, gdy fale uderzają w Brzeg jeden na drugim.
jest jeszcze jeden ważny czynnik w ostatecznym wpływie fali: Geografia wybrzeża. „Burza jest jak nieruchomości: Lokalizacja, Lokalizacja, Lokalizacja” – mówi Rhome. W nowojorskim porcie otaczająca linia brzegowa działała jak lejek, kierując coraz więcej napływającej wody do coraz Węższego regionu. Kiedy Ogromna objętość wody zostaje ograniczona w ten sposób, „nie ma innego wyboru, jak wylać się i zalać otaczającą ziemię”, zauważa Rhome. A w miejscach, gdzie Brzeg łagodnie opada do morza, zamiast gwałtownie opadać, dochodzi do jeszcze większego przypływu sztormu. Nowy Jork, o powierzchni około 305 mil kwadratowych, jest szczególnie narażony na gwałtowne burze ze względu na ponad 500 mil linii brzegowej z małymi zatokami, wlotami i innymi potencjalnymi lejami, które mogą kanalizować wznoszące się wody morskie daleko w głąb lądu.
Sztuka przewidywania przepięć
ważną częścią radzenia sobie z takimi wodami powodziowymi jest wiedza, jak prawdopodobne jest ich uderzenie i jak wysokie będą, gdy zejdą na ląd. Jednostka burzowa National Hurricane Center opiera swoje prognozy na ilości wody, która fizycznie przemieści się na lądzie, zwanej „mokrą” linią nad poziomem morza. Oczywiście prognozy nigdy nie mogą być doskonałe, Rhome (który jest również byłym specjalistą od huraganów) zauważa swoją jednostkę, ponieważ parametry wpływające na gwałtowny wzrost burzy zmieniają się z godziny na godzinę: dokładne położenie lądowiska, Siła wiatrów, kąt podejścia do wybrzeża, szybkość poruszania się burzy, jej wielkość, między innymi.
w rzeczywistości NHC jest jednym z niewielu takich obiektów na świecie, które oferuje wiele prognoz gwałtownych nawałnic, aby pomóc planistom w sytuacjach awaryjnych. Zaczyna się od modelu komputerowego, który bierze pod uwagę dane dotyczące samego wybrzeża, w tym jego konturów, głębokości, struktur naturalnych i sztucznych, a także miejsca, w którym wpływają rzeki i inne czynniki. Następnie komputer symuluje gwałtowny sztorm w oparciu o wejściowe prędkości wiatru, prędkość samej burzy i jej całkowity Rozmiar, które z kolei są oparte na najlepszej projekcji specjalistów NHC od huraganów. To jedno najlepsze przypuszczenie, gdzie kończy się większość prognoz przepięć burz.
ale nawet najlepsi meteorolodzy z najlepszymi narzędziami i największym doświadczeniem nie mogą dokładnie przewidzieć żadnej z tych rzeczy, więc NHC uruchamia model wielokrotnie z wieloma wariantami danych wejściowych burzy, takich jak prędkość wiatru lub całkowity obszar burzy. Poziom fali burzowej może się szybko zmieniać przy stosunkowo niewielkich wahaniach takich czynników. „To bardzo trudne”, mówi Rhome. „Tylko subtelna zmiana w meteorologii robi ogromną różnicę.”
na przykład Huragan Ivan w 2004 roku przesunął swój tor, a jego oko przeszło na wschód od Mobile Bay, a nie tylko na zachód, gdzie oczekiwano go na podstawie prognoz. Ta zmiana kierunku mniej niż 30 mil skróciła rzeczywisty wzrost burzy o 10 stóp, zgodnie z Rhome, wypychając wodę z zatoki, a nie do niej. „Każdy, kto myśli, że może przewidzieć lądowanie w promieniu 30 mil dwa do trzech dni wcześniej, nie wie, co robi” – mówi Rhome.
lub weź Sandy, który pozostał tylko najsłabszym poziomem huraganu, szczycący się trwałymi wiatrami powyżej 74 mph, pomimo najniższego ciśnienia w historii odnotowanego dla każdej burzy na północ od Karoliny Północnej-943 milibary tuż przed lądowaniem w New Jersey. Zamiast tego sama wielkość Superstorm Sandy—z wiatrami rozpościerającymi się na ogromnym obszarze ponad 1000 mil kwadratowych-wygenerowała ogromny przypływ wód oceanicznych. Aby docenić różnicę, pomyśl o mniejszej burzy jak o bieganiu palcem przez wannę—nie będzie przeszkadzać w wodzie-podczas gdy większa burza jest jak poruszanie całym ramieniem-możesz spowodować znaczne puchnięcie.
w rzeczywistości, rozległe pole wiatrowe Sandy wciąż przepycha wodę powyżej normalnego poziomu, nawet kilka dni po tym, jak środek burzy spadł na ziemię.
koszt stworzenia lepszej ochrony
nisko położone miasto Nowy Jork, wraz z całym rozwojem wybrzeża, jest szczególnie narażone na te wyższe wody. Na obszarach takich jak wybrzeże Zatoki Perskiej i Wschodnia Floryda, gdzie występuje więcej huraganów, ściany przeciwpowodziowe, wały przeciwpowodziowe, a nawet podmokłe tereny pomagają zmniejszyć skutki sztormów. Istnieją propozycje, na przykład, aby rozszerzyć wał wokół Galveston, Tex., aby chronić go przed burzami o wielkości zbliżonej do huraganu Ike z 2008 roku.
aby w pełni chronić Manhattan, potrzebny byłby wysoki, długi i ciągły MUR przeciwpowodziowy, owijający się wokół wyspy po obu stronach, podobny do 16-kilometrowego, pięciometrowego i prawie pięciometrowego (u podstawy) muru morskiego wzdłuż wybrzeża Galveston. W następstwie huraganu Donna w 1960 roku, taki MUR morski faktycznie został zaproponowany dla Coney Island – ale nigdy nie został zbudowany.
to nie znaczy, że taka ściana byłaby lekarstwem na wszystko. Nawet jeśli taka obrona została zbudowana, MUR mógł również funkcjonować, aby utrzymać wodę w środku, jak również na zewnątrz podczas silnych powodzi, podobnie jak miało to miejsce w Galveston po huraganie Ike. Takie podejście nie zawsze jest popularne również z innych powodów: blokuje widoki na ocean. „Masz też problem estetyczny”, zauważa geomorfolog Chris Houser z Teksasu a&M University.
teoretycznie ochrona przyrody—tereny podmokłe, lasy i wyspy barierowe-może stłumić uderzenia burzy. „To jest jak ściana morska, ale jest wykonana z piasku”, mówi Houser o wyspach barierowych i ich wydmach, jego głównym obszarze badań. Sposób, w jaki takie bariery wysuwają się—ich wypukły kształt—działa jako przerwa na przepięcia sztormowe, w porównaniu z efektem lejkowym wklęsłych zatok i wlotów, takich jak te w nowojorskim porcie. Ale nie ma wystarczającej ilości dostępnych nieruchomości wokół Nowego Jorku, aby przywrócić naturalne mechanizmy obronne, takie jak Mokradła lub lasy.
blokowanie skutków przyszłych superstormów będzie wymagało większych niż naturalne wysp barierowych. Na przykład w Luizjanie bariery stworzone przez człowieka będą trzy razy wyższe niż naturalnie występujące Wyspy, aby chronić własność przybrzeżną oraz infrastrukturę naftową i gazową. Podobnie niewymiarowa sztucznie stworzona Wyspa barierowa musiałaby powstać w nowojorskim porcie.
pozostawia to prawdopodobnie zbyt drogie alternatywy, takie jak bariery pływowe, takie jak ta na Tamizie, aby chronić Londyn lub ogromny system wałów przeciwpowodziowych, grobli i innych struktur kontroli wody, takich jak te w Holandii. Ale Zapora Tamizy kosztowała prawie 2 miliardy dolarów na budowę i około 10 milionów dolarów rocznie na eksploatację. Tego rodzaju bariera pływowa była marzeniem niektórych nowojorskich planistów od co najmniej wieku.
przystosowanie się do zmian klimatu
jakby wszystko, co nie wystarczyło do zarządzania, jest dodatkowa próba radzenia sobie ze wzrostem poziomu morza. Dwa główne czynniki są w pracy w Nowym Jorku. Po pierwsze, odbicie lądu dalej na północ po usunięciu ogromnego ciężaru lodowców z epoki lodowcowej spowodowało, że sama Wyspa Manhattan powoli tonie. Po drugie, w tym samym czasie, oceany wzrosły o prawie trzy cale lokalnie w ciągu 20 wieku, według US Geological Survey. Zmiany te sprawią, że tworzenie długotrwałej ochrony przed gwałtownymi sztormami stanie się jeszcze trudniejsze. „Zaczynasz od nowego zera” – mówi Rhome. „Dokładnie ten sam sztorm spowoduje jeszcze gorszy wzrost sztormu w przyszłości.”
Holandia, na przykład, planuje prawie metr wzrostu poziomu morza do końca wieku, choć jest to na wysokim końcu prognoz naukowych. Holenderski plan zakłada zarówno wzmocnienie i podniesienie istniejących wałów i wałów przeciwpowodziowych, jak również, jak to ma miejsce od setek lat, przygotowanie niektórych obszarów jako stref przeciwpowodziowych, gotowych do zalania w razie potrzeby.
w przyszłości przygotowanie do tak nieuniknionej powodzi będzie równie ważne—jeśli nie ważniejsze—niż próba zapobieżenia takim zdarzeniom. „Szansa, że na Manhattanie pojawi się kolejna burza, jest coraz większa”, zauważa Houser. Infrastruktura-zwłaszcza ta znajdująca się pod ziemią, taka jak tunele metra i niezbędny sprzęt—musi być przygotowana na powódź. Na przykład generatory piwnic lub zbiorniki paliwa można przenosić, a pompy w tunelach można chronić, aby później mogły wykonywać swoją pracę usuwania wody.
to pomoże Nowemu Jorkowi stawić czoła przyszłym superstormom, które mogą spowodować więcej powodzi niż Sandy. Na szczęście dla regionu metropolitalnego, ten post-tropikalny cyklon nie zrzucił deszczu na te same miejsca, w których zrzucił wodę morską. Tam, gdzie opady deszczu i gwałtowne burze łączą się, powodzie będą jeszcze gorsze. „Niektóre burze widzą ogromny wzrost u ujścia rzeki w tym samym czasie, co dużo deszczu”, wyjaśnia Rhome. „Mogą się połączyć, aby uzyskać niezwykle szkodliwe wyniki.”
w rzeczywistości Mapy strefy powodziowej Nowego Jorku, podobnie jak podobne mapy dla gmin w USA, są bezpośrednim wynikiem modelowania komputerowego poza sezonem, aby zobaczyć, co może się stać w najgorszym przypadku. Tak więc, strefa a prawdopodobnie zostanie zalana przez każdą tropikalną burzę o sile cyklonu w regionie, podczas gdy strefa C wymaga dużego huraganu, który szczyci się wiatrami powyżej 110 mph. „Strefa C to najgorszy scenariusz” – wyjaśnia Rhome.
to rodzi się z trudnym doświadczeniem tutaj, w strefie C sekcji Gowanus, gdzie nawet typowa północno-wschodnia burza deszczowa wytwarza odpływy ścieków do kanału, a w trudniejszych deszczach można zobaczyć, że lokalne ulice zamieniają się w rzeki. Połącz to z rodzajem przypływu wody morskiej, który wytworzył Superstorm Sandy i nastąpi jeszcze bardziej katastrofalne powodzie. To przyszły Nowy Jork—i wszystkie nadbrzeżne miasta-powinny się teraz przygotowywać. Lekcja Superstorm Sandy, jak zauważył Gubernator stanu Nowy Jork Andrew Cuomo na konferencji prasowej w Halloween, to ” uznanie, że zmiana klimatu jest rzeczywistością, ekstremalna pogoda jest rzeczywistością. W rzeczywistości jesteśmy bezbronni.”