Efterhånden som klimaet ændrer sig, små stigninger i nedbøren kan forårsage omfattende vejafbrydelser

Efterhånden som mere regn falder på en opvarmende planet, en ny computermodel viser, at det muligvis ikke skal tage en regnskyl for at forårsage omfattende afbrydelser af vejnet. Modellen kombinerede data om vejnet med topografiens bakker og dale for at afsløre "vendepunkter", hvor selv små lokaliserede stigninger i regn forårsager udbredte vejafbrydelser.

Fundene, som blev testet ved hjælp af data fra orkanen Harvey's indvirkning på Houston -området, blev offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

"For at forberede klimaændringer, vi skal vide, hvor oversvømmelser fører til de største forstyrrelser i transportruter. Netværksvidenskab peger typisk på de største interaktioner, eller de mest tilbagelagte ruter. Det er ikke det, vi ser her, "sagde Jianxi Gao, en adjunkt i datalogi ved Rensselaer Polytechnic Institute, og hovedforfatter af undersøgelsen. "En lille smule oversvømmelse forårsaget af skader kan forårsage pludselige omfattende fejl."

Gao, en netværksforsker, arbejdet med miljøforskere ved Beijing Normal University og en fysiker ved Boston University for at forene traditionelle netværksvidenskabelige modeller, der forudsiger, hvordan specifikke forstyrrelser påvirker et vejnet med miljøvidenskabelige modeller, der forudsiger, hvordan topografi påvirker oversvømmelser. Traditionel netværksvidenskab forudsiger kontinuerlige skader, i så fald ville banke mindre veje eller kryds kun forårsage mindre skade på netværket. Men på grund af hvordan vand strømmer over land, tilføjelse af topografiske oplysninger giver en mere præcis forudsigelse.

I Florida, en stigning fra 30 mm til 35 mm nedbør slog 50 procent af vejnettet ud. Og i New York, Gao fandt ud af, at afstrømning større end 45 mm isolerede den nordøstlige del af staten fra det indre af USA.

I Hunan -provinsen i Kina, en stigning fra 25 mm til 30 mm nedbør slog 42 procent af det provinsielle vejnet ud. I provinsen Sichuan, en stigning fra 95 mm til 100 mm i nedbør slår 48,7 procent af det provinsielle vejnet ud. Og samlet set og en stigning fra 160 mm til 165 mm nedbør slog 17,3 procent af vejnettet i Kina ud og isolerede pludselig den vestlige del af det kinesiske fastland.

Forskerne validerede deres model ved at sammenligne forudsagte resultater med observerede vejafbrydelser i Houston og det sydøstlige Texas forårsaget af orkanen Harvey. Deres model forudsagde 90,6 procent af de rapporterede vejspærringer og 94,1 procent af de rapporterede oversvømmede gader.

"Vi knækkede dataene. Orkanen Harvey forårsagede nogle af de mest omfattende vejafbrydelser i amerikansk historie, og vores model forudsagde denne skade, "Sagde Gao." Tilføjelse af 3D-oplysninger forårsager mere usædvanlige fejlmønstre, end vi havde forventet, men nu har vi udviklet de matematiske ligninger til at forudsige disse mønstre. "