vetenskapen bakom Superstorm Sandys förödande stormflod

GOWANUS, BROOKLYN—Superstorm Sandys överskott stoppade lite mer än ett kvarter från mitt hem och speglade nästan exakt gränsen till två olika närliggande översvämningszoner på New York Citys evakueringskarta. Hem, butiker och lager närmare Gowanus-kanalen vid den västligaste änden av Long Island – en av de mest förorenade platserna i USA. som ett resultat av ett industriellt arv parat med avloppsflöden i kraftiga regn, kvalificerar dess bottenmuck, vatten och angränsande mark för Superfund—beteckning-sågkällare och nedre våningar förvandlades till stinkande pooler. De fula vattnen förblev fångade av sandsäckar och andra förebyggande försiktighetsåtgärder även dagen efter.i hela New York storstadsregionen och längre söderut i New Jersey tog Sandys orkanvindar ner träd och kraftledningar, vilket orsakade uppskattningsvis 20 miljarder dollar eller mer i skada. Men de mer än 74 mil per timme vindarna mest varaktiga påverkan kan ha varit från den massiva svällningen av vatten som de pressade ovanpå land, utplånande stränder, drunknande strandpromenader, fyllning av tunnelbanetunnlar, förstör elektrisk infrastruktur och förstörande liv.

även om det kan vara svårt att tro, kunde händelsen ha varit ännu mer skadlig. ”Detta var inte det värsta fallet”, säger Storm surge specialist Jamie Rhome från National Hurricane Center (NHC) vid US National Oceanic and Atmospheric Administration. ”Ett värsta fall skulle ha varit en starkare storm med exakt samma spår” som också kom i land samtidigt som högvatten. ”Det skulle ha producerat ännu mer översvämningar,” tillägger han.

ändå är Superstorm Sandys massiva översvämning redan oöverträffad under de senaste decennierna. Enligt experter kommer det dock bara att bli mer sannolikt under de kommande decennierna tack vare en kombination av lokal geografi, sårbar kustutveckling och redan händer havsnivåhöjning till följd av klimatförändringar. I framtiden kommer det inte att ta en frankenstorm som Sandy att översvämma regionen. Med tanke på den verkligheten kan det bästa försvaret vara att acceptera oundvikligheten av översvämningar och förbereda infrastruktur för att klara det, vilket är vanligt i andra regioner som är mer historiskt benägna att översvämma översvämningar.

inte den första översvämningen
storstadsområdet i New York har naturligtvis drabbats av skadliga stormstörningar genom sin historia, även om de flesta inte var lika allvarliga. Till exempel stormade orkanen Donna 1960 upp hela östra kusten som en kategori 2 tropisk cyklon, med vindar över 105 mph. Trots att Donna hade förmildrande faktorer-det kom till lågvatten och den stormen (som förra årets kategori 1 orkan Irene) reste parallellt med kusten snarare än att slå det på huvudet—de vindarna drev tillräckligt med havsvatten i New York Harbour för att orsaka en stormflod på mer än sex fot som på samma sätt översvämmade delar av Manhattan.däremot är Sandys större överskott ett resultat av den post-tropiska cyklonens spår, som såg superstormen vända sig till och sedan krossa New Jerseys kust och skjuta en straffande vägg av vatten framför den in i Garden State kust såväl som norrut in i New York Harbor.

hur skapar vindar en stormflod? I en tropisk cyklon är lufttrycket högst vid kanterna och lågt i mitten. Luften strömmar, vid hastigheter över 74 mph, för att fylla det lågtrycksområdet. Dessutom bidrar det låga trycket i sig till att höja havets nivå under det, vilket ökar ökningen där stormens mitt gör landfall. Vågverkan i sig kan också förbättra effekten, vilket ger ännu mer höjd till en stormflod när vågorna staplar in i stranden en ovanpå nästa.

det finns en annan viktig faktor i överspänningens ultimata inverkan: kustgeografi. ”Storm surge är som fastigheter: Plats, Plats, plats”, säger Rhome. I New York Harbor fungerade den omgivande kusten som en tratt och kanaliserade mer och mer av det inkommande vattnet till en smalare och smalare region. När en massiv volym vatten blir begränsad på det sättet, ”har det inget annat val än att spilla ut och översvämma det omgivande landet”, konstaterar Rhome. Och på platser där stranden försiktigt sluttar ut till havet, snarare än att falla av, resulterar en ännu större stormflod. New York City, med några 305 kvadrat miles av området, är särskilt utsatta för stormsvallvåg på grund av dess mer än 500 miles av kusten har små vikar, vikar och andra potentiella trattar som kan kanalisera stigande havsvatten långt inåt landet.

the art of surge prediction
En viktig del av att hantera sådana översvämningsvatten är att veta hur sannolikt de kommer att träffa, och hur höga de kommer att vara när de kommer i land. National Hurricane Centers Storm Surge-enhet baserar sina prognoser på mängden vatten som fysiskt kommer att röra sig ovanpå land, kallad ”våt” linje över havet. Naturligtvis kan förutsägelser aldrig vara perfekta, Rhome (som också är en tidigare orkanspecialist) noterar sin enhet, eftersom parametrarna som påverkar stormflod förändras timme till timme: exakt placering av landfall, vindstyrka, inflygningsvinkeln till kusten, hur snabbt stormen rör sig, hur stor den är, bland andra.faktum är att NHC är en av de få sådana anläggningarna i världen som erbjuder flera förutsägelser av stormöverskott för att hjälpa nödplanerare att klara sig. Det börjar med en datormodell som tar hänsyn till data på själva kusten, inklusive dess konturer, dess djup, naturliga strukturer och konstgjorda, och där floderna kommer in och andra faktorer. Datorn simulerar sedan stormflod baserat på ingångsvindhastigheter, stormens hastighet och dess totala storlek, som i sin tur bygger på den bästa projiceringen av NHC: s mänskliga orkanspecialister. Den enda bästa gissningen är där de flesta stormöverskottsprognoser slutar.men även de bästa meteorologerna med de bästa verktygen och mest erfarenhet kan inte exakt förutsäga någon av dessa saker, så NHC kör modellen flera gånger med flera variationer av stormingångarna, såsom vindhastighet eller stormens totala yta. Nivån på en stormflod kan förändras snabbt med relativt små fluktuationer i sådana faktorer. ”Det är väldigt knepigt”, säger Rhome. ”Bara en subtil förändring i meteorologin gör en enorm skillnad.”

till exempel flyttade orkanen Ivan 2004 sitt spår och dess öga passerade öster om Mobile Bay snarare än bara västerut, där det hade förväntats baserat på prognoser. Denna riktningsändring på mindre än 30 miles skär den faktiska stormsvallet med 10 fot, enligt Rhome, skjuter vatten ut ur viken snarare än in i den. ”Den som tror att de kan förutsäga landfall inom 30 miles två till tre dagar i förväg vet inte vad de gör”, säger Rhome.

eller ta Sandy, som bara förblev den svagaste orkannivån, med ihållande vindar över 74 mph, trots att det lägsta trycket någonsin registrerats för någon storm norr om North Carolina—943 millibars strax före landfall i New Jersey. Istället Superstorm Sandys stora storlek—med vindar spridda över ett massivt område på mer än 1000 kvadratkilometer—genererade den enorma ökningen av havsvatten. För att uppskatta skillnaden, tänk på en mindre storm som att köra ett finger genom ett badkar—Det kommer inte att störa mycket vatten—medan en större storm är som att flytta en hel arm genom—du kan göra en betydande svullnad.faktum är att Sandys spridande vindfält fortfarande driver vatten över normala nivåer, även dagar efter att stormens mitt gjorde landfall.

kostnaden för att skapa bättre skydd
låglänta New York City, med all sin kustutveckling, är särskilt sårbar för de högre vattnen. I områden som Gulf Coast och östra Florida som ser mer orkanaktivitet, översvämningsväggar, vallar och till och med konstruerade våtmarker hjälper till att minska stormpåverkan. Det finns förslag, till exempel, att förlänga en vall runt Galveston, Tex., för att skydda den från stormar som liknar 2008s orkan Ike.

För att helt skydda Manhattan skulle det krävas en översvämningsvägg som är lång, lång och kontinuerlig och omsluter ön på båda sidor, liknande den 16 kilometer långa, fem meter höga och nästan fem meter tjocka (vid basen) havsmuren längs Galveston shorefront. I efterdyningarna av orkanen Donna 1960 föreslogs en sådan havsmur faktiskt för Coney Island-men byggdes aldrig.

det är inte att säga att en sådan vägg skulle vara ett botemedel. Även om ett sådant försvar byggdes, väggen kan också fungera för att hålla vatten i såväl som ut under svåra översvämningar, mycket som hände i Galveston efter orkanen Ike. Ett sådant tillvägagångssätt är inte alltid populärt av andra skäl också: det blockerar havsutsikt. ”Du har också en estetisk fråga”, konstaterar geomorfolog Chris Houser från Texas a&M University.

i teorin kan naturens skydd-våtmarker, skogar och barriäröar—störa stormpåverkan. ”Det är som en havsmur men den är gjord av sand”, säger Houser om barriäröarna och deras sanddyner, hans primära forskningsområde. Det sätt på vilket sådana barriäröar sticker ut—deras konvexa form—fungerar som en paus för stormsteg, jämfört med den konkava effekten av konkava vikar och inlopp, som de i New York Harbor. Men det finns inte tillräckligt med fastigheter runt New York City för att återställa naturliga försvar som våtmarker eller skogar.

blockering av effekterna av framtida superstormar kommer att kräva större än naturliga barriäröar, i alla fall. I Louisiana, till exempel, konstgjorda hinder kommer att vara tre gånger högre än naturligt förekommande öar för att skydda kustnära egendom och olje-och gasinfrastruktur. En liknande uppförstorad konstgjord barriärö skulle behöva höjas i New York Harbor.det lämnar eventuellt alltför dyra alternativ, såsom tidvattenbarriärer som den i Themsen för att skydda London eller ett massivt system av vallar, vallar och andra vattenkontrollstrukturer, som de i Nederländerna. Men Themsens barriär kostar nästan 2 miljarder dollar att bygga och cirka 10 miljoner dollar per år att fungera. Den typen av tidvattenbarriären har varit en dröm för några New York City planerare i minst ett sekel, eller mer.

anpassning till klimatförändringar
som om allt som inte var tillräckligt för att hantera, finns det ytterligare försök att hantera havsnivåhöjningen. Två viktiga faktorer är på jobbet i New York City. Först, land studsade längre norrut efter avlägsnandet av den massiva vikten av istiden glaciärer har orsakat ön Manhattan själv att sakta sjunka. För det andra har oceanerna stigit med nästan tre tum lokalt under 20-talet, enligt US Geological Survey. Dessa förändringar kommer att göra att skapa långvarigt skydd mot stormstörningar ännu mer utmanande. ”Du börjar från en ny noll”, säger Rhome. ”Exakt samma storm kommer att producera en ännu värre stormvåg i en framtida tid.”

Nederländerna planerar till exempel för nästan en meter av havsnivåhöjning i slutet av seklet, men det är i den höga änden av vetenskapliga prognoser. Den nederländska planen är att både stärka och öka befintliga vallar och vallar men också, som har varit praxis i hundratals år, att förbereda vissa områden som felsäkra översvämningszoner, redo att översvämmas vid behov.

i framtiden kommer förberedelserna för sådana oundvikliga översvämningar att vara lika viktiga—om inte viktigare—än att försöka förhindra sådana händelser. ”Chansen att Manhattan kommer att få en annan stormflod är högre och högre”, konstaterar Houser. Infrastruktur—särskilt den som ligger under marken, som tunnelbanetunnlar och vital utrustning—måste göras översvämningsklar. Källargeneratorer eller bränsletankar kan till exempel flyttas och pumpar i tunnlar kan skyddas så att de senare kan göra sitt jobb med vattenavlägsnande.

som kommer att hjälpa New York City att möta framtida superstormar, vilket kan ge mer översvämning än Sandy. Lyckligtvis för storstadsregionen dumpade denna post-tropiska cyklon inte regn på samma platser där den dumpade havsvatten. Där regn och stormflod kombineras kommer översvämningen att bli ännu värre. ”Vissa stormar ser en enorm ökning vid mynningen av en flod samtidigt som mycket regn”, förklarar Rhome. ”De kan samlas för att producera otroligt skadliga resultat.”faktum är att New York City flood zone-kartorna, som liknande kartor för kommuner över hela USA, är ett direkt resultat av datormodellering under lågsäsong för att se vad som kan hända i värsta fall. Så, zon A kommer sannolikt att översvämmas av någon tropisk cyklonstyrka storm i regionen, Medan zon C kräver en stor orkan med vindar över 110 mph. ”Zon C är ditt värsta fall,” förklarar Rhome.

som är född av hård erfarenhet här i zon C-delen av Gowanus, där även en typisk nordöstra regnstorm producerar avloppsflöden i kanalen och i hårdare regn kan se lokala gator förvandlas till floder. Koppla ihop det med den typ av havsvatten som Superstorm Sandy producerade och ännu mer katastrofala översvämningar kommer att inträffa. Det är en framtida New York City—och alla kuststäder-bör förbereda sig för nu. Superstorm Sandys lektion, som New York State Governor Andrew Cuomo noterade på en presskonferens på Halloween, är ”erkännandet att klimatförändringar är en verklighet, extremt väder är en verklighet. Det är en verklighet att vi är sårbara.”