Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Natur

Fra aske til advarsler:Videnskab hjælper med at beskytte Colorado-rejsende

Køretøjer kører på interstate I-70 i Glenwood Canyon, Colorado. I sommeren 2021 blev rejsende i Colorados Glenwood Canyon sikkert evakueret, før massive affaldsstrømme begravede motorveje og ødelagde broer, takket være et advarselssystem for affaldsstrøm udviklet til dels af U.S. Geological Survey. Systemet advarede Colorado Department of Transportation embedsmænd om intense nedbørshændelser, hvilket gav afgørende leveringstid for evakueringer. Kredit:USGS

I sommeren 2021 blev rejsende i Colorados Glenwood Canyon sikkert evakueret, før massive mudder- og stendynger begravede motorveje og ødelagde broer, takket være et advarselssystem for affaldsstrøm udviklet til dels af U.S. Geological Survey. Systemet advarede Colorado Department of Transportation embedsmænd om intense nedbørshændelser, hvilket gav afgørende leveringstid for evakueringer.

Advarselssystemet blev sat på plads, efter at Grizzly Creek-branden i 2020 hærgede kløften og forbrugte mere end 32.000 acres skov og efterlod et landskab, der var forberedt til ødelæggende affaldsstrømme. Når regnen falder på disse ildarrede områder, kan nedbøren hurtigt forvandle sig til hurtigt bevægende gylle af mudder, sten og affald, hvilket udgør en alvorlig trussel mod mennesker, ejendom og den vitale Interstate 70-korridor, der trænger gennem hjertet af kløften.

I lyset af denne truende trussel påbegyndte et hold USGS-forskere en mission for at forudsige affaldsstrømme efter branden. Ved at kombinere banebrydende teknologi, innovativ forskning og samarbejdspartnerskaber forvandler disse eksperter asken af ​​ødelæggelser til et system med tidlig varsling og beskyttelse.

Forskere vurderer affaldsstrømmen efter skovbranden efter Grizzly Creek-branden i 2020. Kredit:USGS

Overvågning af forbrændingsområdet

Efter branden installerede videnskabsmænd et netværk af regnmålere og jordfugtighedssensorer i hele det robuste brændområde. Disse instrumenter leverer realtidsdata om nedbørsintensitet og varighed, som er kritiske faktorer for at bestemme sandsynligheden for en affaldsstrøm.

"Jo mere vi forstår om de faktorer, der bidrager til affaldsstrømme, jo bedre rustet er vi til at forudsige deres påvirkninger," sagde Francis Rengers, USGS-geolog og hovedforfatter af undersøgelsen. "Vores mål er at give beredskabsledere og lokale myndigheder de værktøjer, de har brug for for at holde offentligheden sikker."

Udvikling af tærskler for nedbør for sikkerhed

Forskere bruger modeller til at estimere de nedbørsmængder, der kan udløse affaldsstrømme, baseret på stedspecifikke oplysninger, såsom intensiteten og varigheden af ​​nedbør, sværhedsgraden af ​​forbrændinger og jordens egenskaber. Efter storme hjælper nedbørsovervågning videnskabsmænd med at forfine nedbørstærsklerne og teste nøjagtigheden af ​​deres forudsigelsesmodeller for fremtidige begivenheder. Denne kontinuerlige overvågnings- og testproces sikrer, at tidlige varslingssystemer er så nøjagtige og pålidelige som muligt, hvilket giver beredskabspersonale og offentligheden den bedste chance for at forblive sikre under potentielle hændelser, der strømmer affald.

Regnmåler i Glenwood Canyon, Colorado. Efter Grizzly Creek-branden i 2020 installerede videnskabsmænd et netværk af regnmålere og jordfugtighedssensorer i hele det robuste brændområde. Disse instrumenter giver realtidsdata om nedbørsintensitet og varighed, som er kritiske faktorer for at bestemme sandsynligheden for en affaldsstrøm. Kredit:USGS

Samarbejde om forbedret tidlig advarsel

National Weather Service justerede disse nedbørstærskler ved hjælp af deres lokale viden om storme og sammenlignede dem med forventet nedbør for at udvikle tidlige advarsler. Ved at udnytte deres ekspertise inden for vejrudsigt og modellering arbejdede NWS-meteorologer tæt sammen med USGS-forskere for at udvikle et avanceret advarselssystem for affaldsstrøm. Ved at kombinere nedbørsdata fra USGS-målerne med sofistikerede vejrmodeller kan systemet udsende advarsler til lokalsamfund og motorvejsmyndigheder i vejen for potentielle affaldsstrømme.

"Samarbejdet mellem USGS, CDOT og National Weather Service har været medvirkende til at forbedre vores evne til at forudsige og give advarsler om disse farlige post-naturbrand-farer," sagde Erin Walter, NWS servicehydrolog. "Ved at samle vores ressourcer og ekspertise er vi i stand til at give et niveau af situationsbevidsthed og tidlig advarsel, som ville være umuligt for et enkelt agentur at opnå alene."

Kortlægning af farezonerne

Et andet nøgleaspekt af holdets forskning involverer brugen af ​​laserkortlægningsteknologi i høj opløsning, kendt som lidar, til at skabe detaljerede 3D-kort over kløftens terræn. Ved at sammenligne topografiske kort fra lidar fra før og efter branden kan forskerne lokalisere, hvor affaldsstrømmene startede, og beregne den samlede mængde materiale, der blev opsamlet og aflejret af strømmene.

Disse videnskabelige værktøjer giver forskere mulighed for at teste deres nuværende model for at estimere affaldsflowvolumener, hvilket er afgørende for planlægningen. Selvom modellen overvurderede observerede mængder, indsamlede holdet nok data til at omkalibrere modellen for bedre præcision i fremtiden.

Beskyttelse af kritisk infrastruktur

Advarselssystemet for affaldsstrøm blev sat i aktion, da videnskabsmænd gik sammen med Colorado Department of Transportation. CDOT har til opgave at implementere foranstaltninger til at beskytte kritisk infrastruktur i Glenwood Canyon.

"Vores topprioritet er at sikre sikkerheden for den rejsende offentlighed og de omkringliggende samfund," sagde Keith Stefanik, CDOTs chefingeniør. "En måde, vi er i stand til at gøre det på, er ved at sikre, at vores infrastruktur er modstandsdygtig. Ved at arbejde hånd i hånd med USGS og NWS har vi været i stand til at tage en proaktiv tilgang til at afbøde virkningerne af affaldsstrømme. Fra tidligt advarselssystemer til fysiske barrierer, vi er engagerede i vores bestræbelser på at beskytte kløften og de samfund, der er afhængige af den."

Set systemet på prøve

I sommeren 2021, cirka 6 måneder efter at Grizzly Creek-branden var blevet inddæmmet, ramte en række intense monsunstorme det forbrændte landskab. Regn udløste massive affaldsstrømme, der begravede motorveje, ødelagde broer og kvælede den mægtige Colorado-flod med tonsvis af sediment. Den økonomiske virkning var svimlende, og alene transportforstyrrelser kostede anslået $1 million i timen.

Debris flow advarselssystemet advarede CDOT embedsmænd om adskillige intense nedbørshændelser, hvilket gjorde det muligt for rejsende at evakuere og undgå skade. Mens affaldsstrømme forekom, hjalp de vejspærringer, som CDOT brugte, til at minimere faren for rejsende.

Opbygning af en mere robust fremtid

I de kommende år vil erfaringerne fra Glenwood Canyon bølge ud over Vesten, informere og inspirere til nye partnerskaber, nye innovationer og nye strategier til at leve med truslen om affaldsstrømme efter skovbranden. Ved at arbejde sammen beskytter USGS, NWS og CDOT ikke kun liv og levebrød på kort sigt, men bygger også et fundament for en mere modstandsdygtig fremtid i lyset af et skiftende klima.

Leveret af United States Geological Survey




Varme artikler