Grøn infrastruktur til at håndtere mere intenst regnvand med klimaændringer

UMD -forskere forbinder klimaændringer med forvaltning af byvand og forstæder, med det ultimative mål at øge modstandsdygtigheden over for større stormbegivenheder. Med modeller, der ikke kun forudsiger mere regn, men en øget hyppighed af særligt intense og ødelæggende storme, oversvømmelser er en stor bekymring i lokalsamfund, der bliver mere afgjort med mere asfalt. Oversvømmelser forårsager ikke kun skade på ejendom, men det påvirker sundheden i Chesapeake Bay gennem øget afstrømning af næringsstoffer og forurening. I en ny casestudie offentliggjort i Tidsskrift for vandressourceplanlægning og -forvaltning , forskere undersøger to forskellige vandområder og demonstrerer, at selv små decentraliserede metoder til forvaltning af stormvand som regnhaver kan gøre en stor kumulativ forskel for modstandsdygtigheden i et vandskel, ved hjælp af prædiktiv modellering til at vurdere, hvad klimaændringer vil kræve af vores fremtidige regnvandshåndteringssystemer.

"Det, vi designer nu, har eksisteret i 20 eller 30 år, så vi bør designe det med fremtidige klimaforhold i tankerne i modsætning til, hvordan fortidens regn har set ud, "forklarer Mitchell Pavao-Zuckerman, adjunkt i miljøvidenskab og teknologi. "Dette arbejde lægger vægt på, hvad der sker i lokale bjergområder, som har umiddelbare implikationer for de mennesker, der bor i disse vandskel, for fremtidige oversvømmelser, men forbinder dette med de bredere spørgsmål om, hvordan øget afstrømning forbinder sundheden ved Chesapeake Bay. "

Med denne undersøgelse, Pavao-Zuckerman og kandidatstuderende Emma Giese tager et praktisk kig på, hvad forstadsområder i øjeblikket gør for at håndtere deres regnvand, og give noget bevis på, hvordan og hvorfor man implementerer grøn infrastruktur baseret på, hvordan disse systemer vil holde sig i fremtiden. Pavao-Zuckerman og Giese udnyttede data tilgængelige fra United States Geological Survey (USGS) for to vandskel i Clarksburg, Maryland, en forstadsby i Montgomery County, der kun vokser og fortsætter med at udvikle sig. Disse to vandskel har hver en særskilt udviklingshistorie - den ene har flere større tilbageholdelsesdamme eller regnvandsbassiner for en mere traditionel tilgang til regnvandshåndtering, mens den anden har en tung tilstedeværelse af mindre grøn infrastruktur som regnhaver, tørre tilbageholdelsesdamme, og sandfiltre. Begge vandområder blev overvåget før og efter udviklingen for at se virkningerne af grøn infrastruktur, og begge er i nærheden af ​​en vejrovervågningsstation med klimadata, der er let tilgængelige.

"Grøn infrastruktur består af ting med et meget mindre fodaftryk end et regnvandsbassin, men der er flere af dem i vandskellet, så det handler om at måle den samlede effekt af en masse små ting i et vandskel i stedet for en eller to store ting i et andet vandskel, " siger Pavao-Zuckerman. "At samarbejde med USGS for at have en god datakilde på vandskelskalaen og finde den rigtige model til spørgsmålet var nøglen."

At modellere fremtidige klimaændringsscenarier for disse to vandskel, Pavao-Zuckerman og Giese fik hjælp fra Adel Shirmohammadi, professor og docent i College of Agriculture &Natural Resources. "Sammen, vi var i stand til at bruge USGS-dataene til at træne Soil and Water Assessment Tool eller SWAT-modellen, under hensyntagen til vandskellets geografi, hældning, jordtype, uigennemtrængelig overflade, bygget kontra åbent rum, og andre parametre til at bestemme, hvor meget nedbør der rent faktisk bliver til afstrømning eller risiko for oversvømmelser, "siger Pavao-Zuckerman.

Ved at bruge denne model, Pavao-Zuckerman og Giese var derefter i stand til at tage klimaændringsprojektionsdata for øget stormfrekvens og nedbør for at køre en række fremtidige scenarier og se, hvordan disse forskellige vandskel ville klare sig. "Vi har allerede set en betydelig stigning i nedbør i dag, så vi var overraskede over at se, at vores baseline -mål i dag allerede så virkningerne af øget regn, " siger Pavao-Zuckerman.

Ultimativt, Pavao-Zuckerman og Giese fandt ud af, at vandskellet med mere grøn infrastruktur var i stand til at buffere og absorbere mere af den øgede nedbør end det mere traditionelt designede vandskel med større regnvandsbassiner. Imidlertid, med større eller mere intense regnbegivenheder, begge systemer kunne ikke håndtere mængden af ​​regn med succes. "Vi ser flere store stormbegivenheder, så enten er systemerne overvældet eller stadig mættede, når den næste stormhændelse kommer, "siger Pavao-Zuckerman." Så det er virkelig de større regnhændelser, hvor vi ser, at tingene ikke fungerer så godt, og det er bekymrende, dels fordi vi ved, at med klimaændringer vil disse mere intense begivenheder blive mere almindelige. Dette peger på behovet for at planlægge for disse mere intense vejrbegivenheder i regnvandsforvaltningsinfrastruktur."

For at bekæmpe dette problem, Pavao-Zuckerman og Giese fandt faktisk ud af, at øget kapacitet for nogle af de eksisterende systemer eller øget tilstedeværelse af grøn infrastruktur i vandskel gjorde dem mere modstandsdygtige over for fremtidige ekstreme regnhændelser. Med det i tankerne, Pavao-Zuckerman og Giese arbejdede sammen med Amanda Rockler, specialist i restaurering af vandskel og senioragent med UMD Extension og Maryland Sea Grant Program, at give indsigt i, hvad der var muligt at gennemføre. "Vores arbejde giver os mulighed for at se, hvad det ekstra afkast af investeringer i disse forskellige klima- og regnvandshåndteringsscenarier kan være, " siger Pavao-Zuckerman. "Det er mere konkret end blot at sige, at mere grøn infrastruktur er bedre, hvilket ikke er praktisk og kan have en cost-benefit afvejning."