Orkaan Harvey kwam op 25 augustus aan land 2017, bleef vervolgens drie dagen boven Texas hangen als een tropische storm. De storm van categorie vier eiste 80 levens, massa's mensen ontheemd, en beschadigd meer dan 80, 000 woningen.

ASU-onderzoeker Manoochehr Shirzaei van de School of Earth and Space Exploration en voormalig afgestudeerde student en hoofdauteur Megan Miller (nu een postdoctoraal onderzoeker bij het Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology) gebruikte satellietgegevens om het door de orkaan Harvey getroffen gebied Houston-Galveston in kaart te brengen om te begrijpen waarom de overstromingen zo hevig en wijdverbreid waren. De resultaten van hun onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Remote sensing van de omgeving .

Oost-Texas in kaart brengen met satellieten en radar

Voor hun studie Miller en Shirzaei brachten het Oost-Texas-gebied van Houston-Galveston, getroffen door de orkaan Harvey, in kaart met behulp van satellietradargegevens verzameld van de Sentinel-1 A/B-satellieten van de European Space Agency en de Advanced Land Observing Satellite van het Japan Aerospace Exploration Agency. Uit deze gegevens, Miller en Shirzaei hebben vervolgens een momentopname gemaakt van de mate van stilstaand water in het gebied na de orkaan.

Ze maten ook de bodemdaling (hoeveel het landoppervlak naar beneden beweegt) voor het gebied vóór de storm met behulp van in de ruimte aanwezige Interferometrische Synthetic Aperture Radar (InSAR), een radartechniek die wordt gebruikt om kaarten van oppervlaktevervorming te genereren met behulp van verschillen in de fase van de golven die terugkeren naar de satelliet. De techniek kan veranderingen in vervorming op millimeterschaal meten over een periode van dagen tot jaren.

"Met radarsatellieten in een baan om de aarde hebben we de mogelijkheid om gebieden in kaart te brengen wanneer andere technieken falen vanwege bewolking en gebrek aan grondtoegang tot het gebied van de ramp, " zegt Molenaar.

Bij het analyseren van de satellietgegevens, Miller en Shirzaei waren verrast om te zien dat grote overstroomde gebieden buiten de door de Federal Emergency Management Agency (FEMA) aangewezen 500-jarige overstromingsgebieden vielen. "Dit benadrukt de noodzaak van herziening van zowel overstromingsgevaarzonekaarten als plannen voor overstromingsbestendigheid in kustgebieden, ’ waarschuwt Shirzaei.

Door deze analyse, ze vonden bodemdaling in het gebied van Houston-Galveston van meer dan 0,19 inch (5 millimeter) per jaar in 85 procent van het overstroomde gebied. De waarschijnlijke oorzaken van bodemdaling zijn onder meer verdichting van sedimenten, grondwaterwinning en koolwaterstofproductie.

Ze concludeerden dat de bodemdaling van het gebied de ernst van de overstromingen beïnvloedde door de hoogte van de overstromingen en de topografische gradiënten aan te passen. "Aanhoudende bodemdaling in de omgeving van Houston heeft mogelijk de overstromingsbeheerstructuren verlaagd en de grenzen van de uiterwaarden en de afwatering van de grond veranderd, die de overstromingen verder verergerden, ' zegt Shirzaei.

Strategieën voor overstromingsbestendigheid

"In een tijdperk van klimaatverandering, extreme weersomstandigheden worden frequenter en intenser, " voegt Shirzaei toe. "De combinatie van extreme regenval en bodemgesteldheid veroorzaakt ongekende overstromingen, niet alleen in kustgebieden zoals Houston-Galveston, maar ook in staten in het Midwesten waar boeren schade hebben geleden aan vee en landbouw, die zich uitstrekt van Illinois tot Louisiana."

Hoewel door FEMA gebruikte risicoclassificatiekaarten gegevens over overstromingsgevaar bieden, deze studie toont aan dat de hoogte en helling van het land snel veranderen en dat deze kaarten mogelijk vaker moeten worden bijgewerkt om rekening te houden met dergelijke veranderingen.

Ook, bodemdaling verlaagt kustgebieden en maakt ze kwetsbaarder voor overstromingen als gevolg van zeespiegelstijging en stormvloeden.

"De lessen die zijn getrokken uit de overstromingen na orkaan Harvey benadrukken de grote tekortkomingen van de huidige plannen voor overstromingsbestendigheid, ", zegt Shirzaei. "We moedigen belanghebbenden en regelgevers aan om deze bevindingen te gebruiken om gevarenkaarten bij te werken en plannen voor overstromingsbestendigheid dienovereenkomstig te verbeteren om te beslissen welke voorzorgsmaatregelen nodig zijn voor hun gemeenschappen."

Op de horizon, Shirzaei en zijn onderzoeksteam gebruiken dezelfde satellietgegevenstechnieken die in dit onderzoek zijn gebruikt om zich te concentreren op de overstromingen in het voorjaar van 2019 die de Midwesten hebben verwoest. Ze zullen specifiek kijken naar de impact van overstromingen op de gezondheid van landbouwgewassen en de lokale bevolking. Ze hopen aanbevelingen te kunnen doen over het bijwerken van kaarten en veerkrachtplannen om deze gebieden in de toekomst te helpen.