Undersøgelse afslører stigende oversvømmelsesrisiko i Storbritannien

Mens klimaændringer fortsætter med at forårsage uforudsigelige og ekstreme vejrbegivenheder rundt om i verden, Xi'an Jiaotong-Liverpool University-forskere opfordrer ingeniører til at genoverveje, hvordan de designer til forebyggelse af oversvømmelser.

I et nyligt offentliggjort papir i Journal of Hydrologi , Ph.D. studerende Mengzhu Chen og dekan for Xi'an Jiaotong-Liverpool Universitys Designskole, Dr. Konstantinos Papadikis, analyserede historiske oversvømmelsesserier og meteorologiske data fra 158 afvandingsområder over hele Storbritannien.

De fandt ud af, at oversvømmelser i de fleste områder ikke følger historiske mønstre. Dette fund udfordrer direkte brugen af ​​en type analyse, der fokuserer på, hvor ofte oversvømmelser fandt sted i et område tidligere. Oversvømmelsesfrekvensanalyse har været hjørnestenen i kontrol med oversvømmelser, hydraulisk struktur design, og vandressourceforvaltning.

"Konventionelle metoder til analyse af oversvømmelsesfrekvens tager ikke højde for den flygtige karakter af oversvømmelser forårsaget af klimaændringer, menneskelig indgriben, og ændringer i arealanvendelsen, " siger Chen.

"Dette skyldes, at metoden bruger den 'stationære antagelse' - en antagelse, der er afhængig af historiske data til at forudsige hyppigheden af ​​oversvømmelser og antager, at oversvømmelser vil forekomme inden for et uændret område.

"I de seneste år, vi har set øget hyppighed af ekstremt vejr, hvilket har gjort den stationære antagelse tvivlsom. Vores undersøgelse viser, at i mange dele af Storbritannien, serier over oversvømmelser følger ikke længere historiske mønstre, gør det mere uforudsigeligt."

Undgå katastrofe

Chen siger, at hvis ingeniører eller hydrologer fortsætter med at følge de traditionelle metoder, det kan føre til en undervurdering af oversvømmelsestoppene med potentielt katastrofale konsekvenser.

"Fortsat med at basere design og konstruktion på den stationære antagelse kan øge risikoen for, at hydrauliske strukturer og oversvømmelsesforebyggende foranstaltninger mislykkes, da infrastrukturen ikke er designet til at modstå yderligere - eller mere alvorlige - oversvømmelser end forudsagt, " hun siger.

"Hvis vi designer strukturer til at modstå 'et-i-100-år' oversvømmelser, men disse ekstreme begivenheder sker nu tre eller fire gange på et årti, det ville være katastrofalt.

"Vandrelateret planlægning bør altid afhænge af analysen af ​​tidligere data for at informere fremskrivninger af fremtidige forhold. Men de nuværende ikke-stationære forhold, vi ser nu, betyder, at tidligere data alene ikke længere kan give al den nødvendige information, vi har brug for for at forstå fremtidig statistisk adfærd af ekstrem nedbør og oversvømmelser."

Flere drivere

Undersøgelsen evaluerede forskellige årsager, der kan bidrage til den ikke-stationære oversvømmelsesfrekvens. Resultaterne indikerer, at ikke-stationær adfærd er mere tilbøjelig til at være forårsaget af en kombination af flere faktorer end et enkelt element.

"Mens klimaændringer spiller en rolle i den ikke-stationære oversvømmelsesfrekvens, vores forskning viser, at variationen i nedbørsregimet fortsat er den dominerende årsag til ændringer i oversvømmelser, " siger Chen.

"I Storbritannien, ikke-stationariteten er også tæt forbundet med to atmosfæriske cirkulationsmønstre - den nordatlantiske oscillation og det østatlantiske mønster."

Studie tilføjer forståelse

På trods af en voksende mængde forskning, hydraulisk ingeniørdesign og -projekter er stadig baseret på den traditionelle stationære antagelse, da der ikke er konsensus om metoder til at analysere oversvømmelsesfrekvens under en ikke-stationær antagelse.

Chen, som er baseret i XJTLU's Institut for Civilingeniør, siger, at deres undersøgelse bidrager til forståelsen af ​​oversvømmelsesadfærd i disse stadig mere almindelige ikke-stationære miljøer.

"Den nuværende ikke-stationære modellering for oversvømmelser er stadig i den tidlige fase, " hun siger.

"Selvom mange nye koncepter og teknikker til ikke-stationær oversvømmelsesfrekvensanalyse dukker op, de fleste af de eksisterende undersøgelser er begrænset til påvisning og diagnosticering af tilsyneladende tendenser uden at undersøge de underliggende årsagsfaktorer på grund af den høje kompleksitet af oversvømmelsesgenererende mekanismer. Vores undersøgelse giver ny indsigt i disse oversvømmelsesgenererende mekanismer, hvilket er vigtigt for oversvømmelsesrisiko og vandressourceforvaltning. Vi er nødt til at tilpasse vores tilgang til teknik for at afbøde virkningen af ​​stadig mere uforudsigelige og ekstreme oversvømmelser."

Forskningspapiret "An study on the non-stationarity of flood frequency across the UK" er offentliggjort i Journal of Hydrologi .