Les ouragans récents comme Maria et Sandy ont apporté des vents paralysants, pluies torrentielles, et les inondations dans les régions côtières vulnérables, dans certains cas, tuant des milliers de personnes. Les digues et autres barrières sont souvent suggérées comme moyen de protéger ces communautés côtières de faible altitude, mais quelle doit être la taille d'un tel mur, et quel est l'endroit le plus efficace pour le construire ? Au Earth Institute de Columbia, une équipe de scientifiques et de chercheurs environnementaux essaie de répondre à ces questions et plus encore, pour aider à freiner les ravages causés par les futurs ouragans.

En utilisant une combinaison unique de science dure et de commentaires de la communauté, le projet utilise des modèles et des simulations d'ouragan pour développer et évaluer des prototypes de barrières anti-tempête et d'autres mécanismes de protection. Le projet utilisera Lower Manhattan comme étude de cas initiale, mais à terme, les outils et techniques développés par l'équipe seront disponibles gratuitement et applicables à n'importe quel littoral du monde.

"L'une des choses sur lesquelles nous allons probablement nous concentrer est le scénario spécifique d'une digue autour de Lower Manhattan - où placer ce mur, et à quel point il doit être élevé sont deux des variables que nous examinerons, " a déclaré le chercheur principal Kyle Mandli, affilié à l'Earth Institute et professeur adjoint de mathématiques appliquées à l'École d'ingénierie et de sciences appliquées de l'Université de Columbia. Une barrière anti-tempête n'est qu'une des nombreuses stratégies de protection pour les communautés côtières, y compris les récifs artificiels, élévations des infrastructures, et même une retraite gérée - que Mandli et ses associés ont l'intention d'enquêter dans le cadre de l'effort.

Actuellement, Mandli et le professeur de mathématiques et d'ingénierie de Columbia, Daniel Bienstock, exécutent des simulations qui anticipent l'impact des ondes de tempête et de l'élévation du niveau de la mer sur les infrastructures de New York dans les conditions existantes au cours des 50 prochaines années environ. Les scientifiques vont ensuite introduire dans ces modèles des interventions telles qu'une digue, zones humides restaurées, ou des dunes de sable artificielles pour imaginer comment, et dans quelle mesure, les dommages causés par de futurs ouragans peuvent être évités.

L'objectif de l'équipe est de proposer une proposition à plusieurs volets qui minimiserait autant que possible les dommages liés à la tempête. "L'idéal serait d'avoir un ensemble de mesures conçues pour fonctionner de concert pour protéger le littoral, " dit Mandli.

Remplir les détails

En utilisant les données de la ville de New York librement disponibles, les scientifiques cartographient les empreintes et les niveaux d'élévation critiques de tous les bâtiments et infrastructures du paysage urbain varié de Manhattan, y compris les hôpitaux, entrées de métro, et les casernes de pompiers, dans le but de prédire l'impact des futurs ouragans sur les communautés dans leur ensemble.

"Personne n'a vraiment pensé à toute la zone avec tout le monde inclus - toutes les agences et toutes les infrastructures, comme les hôpitaux, les écoles, le système de transport souterrain, " a déclaré George Deodatis, membre du corps professoral de l'Earth Institute, président du département de génie civil et d'ingénierie mécanique de Columbia.

Les scientifiques prennent également en compte les coûts de telles mesures de résilience. Typiquement, chaque dollar dépensé en protection réduit de cinq à dix dollars les pertes financières liées aux dommages. Et, étant donné qu'il est souvent difficile d'obtenir des fonds publics importants pour les interventions côtières, L'équipe de Mandli peut recommander une installation progressive de l'équipement tous les 30 ans environ, à mesure que de nouveaux fonds deviennent disponibles.

Outre, l'aggravation des conditions de tempête et d'élévation du niveau de la mer peut déclencher le besoin de plus de protection au fil des ans, il a noté. "Nous n'avons peut-être besoin que d'un mur de 5 pieds maintenant, " dit Mandli, "mais dans 30 ans, nous aurions peut-être besoin d'un mur de 10 pieds."

Changer de point de vue

Pour mieux comprendre les effets réels des ouragans sur les différents quartiers du sud de Manhattan, l'équipe recueille les données de l'État, ville, et les responsables locaux. Les résultats de ces efforts de sensibilisation, dirigés par le National Center of Atmospheric Research (NCAR), un partenaire du projet - sont censés aider à guider la modélisation des ondes de tempête de l'équipe.

Jusque là, Les membres du personnel du NCAR Rebecca Morss et Heather Lazrus, les co-chercheurs principaux du projet, ont interrogé une douzaine de dirigeants des bureaux de gestion des urgences de la ville de New York et de l'État de New York et d'autres agences gouvernementales. Ces fonctionnaires ont partagé leurs points de vue sur les besoins et les vulnérabilités de leurs communautés, expliquant, par exemple, comment les institutions telles que les hôpitaux dépendent du réseau électrique en cas d'urgence, et en offrant des recommandations sur la façon de réduire les risques d'onde de tempête.

L'approche de l'équipe consistant à recueillir les réponses des responsables et à réviser les modèles scientifiques et les simulations en conséquence est un élément crucial de la réussite du projet, selon Mandli.

"L'idée est, nous avons toutes ces techniques numériques et informatiques de barrières contre les ondes de tempête - mais si nous nous basons uniquement sur celles-ci, nous allons obtenir une réponse qui pourrait ne pas être représentative de la situation réelle, " il expliqua.

"Il est important pour nous de parler aux personnes qui prennent réellement les décisions et qui comprennent l'impact potentiel des ondes de tempête sur le terrain, ", a déclaré Lazrus. Morss et Lazrus prévoient d'organiser des réunions communautaires dans certains quartiers de la ville l'été prochain afin de recueillir également les commentaires et les préoccupations des résidents locaux.

Le projet est financé jusqu'en 2019, grâce à une subvention du programme Critical Resilient Interdependent Infrastructure Systems and Processes de la National Science Foundation. Si l'équipe peut obtenir un financement supplémentaire pour prolonger le projet jusqu'en 2023 ou 2024, Mandli et ses collègues exploreront des stratégies de protection contre les tempêtes pour d'autres villes côtières américaines telles que Tampa Bay, Miam, Houston, ou la Nouvelle-Orléans. Pour poursuivre leur objectif d'élargir l'impact du projet, les scientifiques ont rendu leur logiciel de simulation open source et ainsi disponible pour toute personne dans les secteurs privé ou public.

"L'intention réelle ici est d'essayer de fournir cette capacité aussi largement que possible, afin qu'il soit applicable partout dans le monde, " dit Mandli.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Université de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.