Des chercheurs de la Colorado State University (CSU) ont développé une approche de programmation dynamique approximative pour améliorer la sécurité alimentaire des communautés touchées par des catastrophes naturelles. Leur travail d'exploration de méthodes pour aider au rétablissement de la communauté s'étend sur plusieurs articles. Leur article le plus récent, prépublié sur arXiv, se concentre sur la restauration du portefeuille de bâtiments, l'un des aspects les plus difficiles du rétablissement communautaire.

"La recherche liée à la résilience au cours de la dernière décennie a conduit à des recommandations de métriques pour décrire les performances acceptables des systèmes d'infrastructure civile indépendants et interdépendants suite à des risques naturels extrêmes, " Saeed Nozhati, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. "Ces métriques ont été développées pour différents systèmes, tels que les réseaux d'électricité et d'eau et les systèmes de transport. Cependant, il y a eu très peu d'efforts pour relier les perturbations des infrastructures civiles aux défaillances de la distribution alimentaire, malgré le fait que la sécurité alimentaire dépende de ces systèmes d'infrastructure critiques, identifié dans la directive de politique présidentielle 21. »

La récente étude menée par les chercheurs du CSU explore le lien entre les défaillances de la distribution alimentaire et les perturbations des infrastructures civiles. Après les catastrophes naturelles, les problèmes de sécurité alimentaire des ménages ont tendance à s'aggraver considérablement. Par exemple, en 2015, ouragans Rita, Wilma et Katrina ont abouti à des programmes alimentaires liés aux catastrophes qui ont distribué 928 millions de dollars de bénéfices à 2,4 millions de ménages.

« Aux fins de nos recherches, nous nous concentrons sur trois dimensions particulièrement pertinentes et pertinentes pour le lien entre la performance des infrastructures et la sécurité alimentaire des ménages en termes d'accessibilité alimentaire, disponibilité et accessibilité, " Pr Bruce Ellingwood, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore.

Dans le cadre de la sécurité alimentaire, l'abordabilité saisit la capacité des ménages à acheter de la nourriture auprès des détaillants. Accessibilité, d'autre part, se réfère à savoir si un ménage a un accès physique aux points de vente au détail de produits alimentaires, qui dépend souvent de l'état des réseaux de transport. Dernièrement, la disponibilité concerne la fonctionnalité de l'infrastructure de distribution alimentaire, y compris les grossistes, détaillants et, en fin de compte, les consommateurs.

« Plusieurs études ont abordé la question du maintien d'un système de distribution alimentaire résilient avant les catastrophes, mais un manque de travail sur la récupération optimale du système de distribution alimentaire après le danger était la principale motivation pour nous de résoudre ce problème difficile, " Pr Edwin Chong, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore.

Dans leurs précédents travaux, les chercheurs ont exploré plusieurs idées, compte tenu de la fonctionnalité de l'énergie, détaillants d'eau et d'aliments. Néanmoins, ils ont constaté que le problème de la restauration du portefeuille de bâtiments au sein d'une communauté était quelque peu insaisissable, en raison de l'ampleur du problème en termes de calcul. Ainsi, dans leur étude récente, ils ont décidé de se concentrer sur la restauration du patrimoine immobilier, qui est un élément essentiel de disponibilité et joue un rôle majeur dans la résolution des problèmes de sécurité alimentaire.

Les chercheurs ont introduit un algorithme de planification stochastique pour identifier les stratégies optimales de récupération du portefeuille de bâtiments. Leur approche fournit une formulation calculable qui peut gérer des systèmes d'infrastructure multi-états et à grande échelle.

"Après la survenance d'un aléa naturel, les dommages au parc immobilier de la ville sont calculés à l'aide de plusieurs modèles, " expliqua Saeed. " Sur la base de ces modèles, nous utilisons les temps de réparation associés aux niveaux de dommages pour planifier l'affectation des ressources de manière optimale, pour que notre objectif de sécurité alimentaire, défini comme le nombre maximum d'habitants de la communauté qui ont des structures d'unités ménagères sûres par unité de temps, est rencontré."

Pour contourner les difficultés de calcul liées à l'affectation optimale des ressources, les chercheurs ont proposé un cadre d'ordonnancement non préemptif, dans lequel les ressources ne sont pas réaffectées pour réparer les bâtiments au sein de la communauté jusqu'à ce que les travaux de réparation sur le site de construction actuellement affecté soient terminés.

"C'est l'idéal lorsque le décideur traite avec des acteurs non centraux et des propriétaires privés, ce qui est le cas pour un portefeuille de construction communautaire typique, " a déclaré le professeur Chong. " Contrairement aux études précédentes sur ce sujet, nous montrons l'efficacité de notre approche sur une communauté réelle touchée par un séisme sévère. Les groupes en situation d'insécurité alimentaire et vulnérables au sein de la communauté, y compris les enfants et les personnes âgées, doit recevoir plus d'attention pendant la récupération. Nous montrons comment identifier les zones vulnérables et les segments de la population. »

Les chercheurs basés à CSU ont utilisé une communauté de banc d'essai calquée sur la ville de Gilroy, Californie, pour illustrer comment leur approche pourrait éclairer les décisions liées à la récupération des bâtiments après un grave tremblement de terre. Dans ce cas, leur approche d'optimisation dynamique stochastique a réussi à planifier une récupération quasi-optimale du portefeuille immobilier.

« Parce que notre approche est facilement évolutive à différentes communautés, et adaptable à d'autres systèmes d'infrastructure et aléas, nous prévoyons que notre technique aura un impact significatif sur la planification post-catastrophe dans un avenir proche, " Yugandhar Sarkalé, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. "Notre cadre soutient également les décideurs communautaires informés sur les risques dans les circonstances chaotiques post-danger."

Les recherches menées par Nozhati, Sarkalé, le professeur Ellingwood, Prof. Chong et leur collègue Hussam Mahmoud, présente un cadre tenant compte des risques pour évaluer les problèmes liés à la sécurité alimentaire après des catastrophes naturelles graves. En définissant des métriques de sécurité alimentaire basées sur la disponibilité alimentaire, accessibilité et abordabilité probabiliste, soit au niveau de la parcelle ou de la communauté, leur approche pourrait finalement guider la planification et la prise de décision publiques après les catastrophes naturelles.

"Notre objectif dans cette étude était la restauration du portefeuille de bâtiments communautaires, qui est un facteur majeur dans le maintien de la sécurité alimentaire de la communauté, " a déclaré le professeur Ellingwood. " Dans les travaux futurs, nous intégrerons d'autres aspects que nous savons importants pour la sécurité alimentaire, étendre nos modèles des systèmes d'infrastructures physiques aux systèmes sociaux et économiques, avec leurs interdépendances, pour mieux aborder les trois dimensions de la sécurité alimentaire identifiées ci-dessus.

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