Существующие стандарты проектирования гидрологической инфраструктуры США не готовы к увеличению частоты и интенсивности экстремальных ливней, а это означает, что такие сооружения, как удерживающие пруды и плотины, будут сталкиваться с более частыми и сильными наводнениями, согласно новому исследованию.
Экстремальные погодные явления растут, но системы управления водными ресурсами США используют устаревшие принципы проектирования. Новое исследование, опубликованное в журнале AGU Geophysical Research Letters, проанализировало данные из нескольких регионов США и обнаружило, что растущее число экстремальных штормов в сочетании с устаревшими критериями строительства может вывести из строя гидрологические сооружения, такие как системы ливневых стоков.
Новое исследование особенно своевременно в свете недавних штормов и внезапных наводнений на Восточном побережье.
«Вывод на дом заключается в том, что инфраструктура в большинстве частей страны больше не работает на должном уровне из-за больших изменений, которые мы наблюдаем в условиях экстремальных осадков», - сказал Дэниел Райт., гидролог из Университета Висконсин-Мэдисон и ведущий автор нового исследования.
Инженеры часто используют статистические оценки, называемые кривыми IDF, для описания интенсивности, продолжительности и частоты осадков в каждой области. Кривые, опубликованные Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA), созданы с использованием статистических методов, предполагающих, что погодные условия остаются неизменными с течением времени.
Инженеры-проектировщики в городах, консалтинговых компаниях и округах используют это для различных целей, таких как управление проектированием инфраструктуры, оценка рисков инфраструктуры и так далее. У него много инженерных применений», - сказал Амир Агакушак, гидролог из Калифорнийского университета в Ирвине, который не участвовал в новом исследовании.
Но изменение климата приводит к тому, что экстремальные дожди происходят чаще во многих регионах мира, что кривые IDF не учитывают. Одним из показателей экстремальных осадков является 100-летний шторм, шторм, вероятность возникновения которого в данном году составляет один процент, или статистическая вероятность того, что он произойдет в среднем раз в 100 лет..
Райт и его коллеги хотели узнать, как существующие кривые IDF соотносятся с недавними изменениями экстремальных осадков. Они проанализировали записи с более чем 900 метеостанций в США с 1950 по 2017 год и зафиксировали, сколько раз экстремальные штормы, такие как 100-летние штормы, превышали проектные стандарты. Например, на востоке США экстремальные ливни в 2017 году случаются на 85 процентов чаще, чем в 1950 году. S., эти штормы сейчас появляются на 51 процент чаще, чем когда-то.
Ученые обнаружили, что на большей части страны растущее число экстремальных ливней может быть связано с повышением температуры в результате изменения климата, хотя природные явления, такие как Эль-Ниньо, также иногда влияют на климат юго-востока.
Сравнивая количество штормов, которые действительно произошли, с числом, предсказанным кривыми IDF, исследователи также показали потенциальные последствия для инфраструктуры США. В некоторых регионах, например, инфраструктура, предназначенная для противостояния экстремальным ливням, может сталкиваться с такими ураганами каждые 40 лет, а не каждые 100 лет.
«Инфраструктура, разработанная в соответствии с этими широко используемыми стандартами, скорее всего, будет перегружаться чаще, чем предполагалось», - сказал Райт.
Исследователи надеются, что полученные результаты побудят ученых-климатологов, гидрологов и инженеров сотрудничать и улучшать руководящие принципы гидрологической инфраструктуры США.
«Нам действительно нужно рассказать о том, насколько наши стандарты дизайна отстают от того, чем они должны быть», - сказал Райт.