Naarmate er meer regen valt op een opwarmende planeet, een nieuw computermodel laat zien dat er misschien geen regenbui nodig is om het wegennet wijdverbreid te verstoren. Het model combineerde gegevens over wegennetwerken met de heuvels en valleien van de topografie om "omslagpunten" te onthullen waarop zelfs een kleine plaatselijke toename van de regen wijdverbreide wegonderbrekingen veroorzaakt.

De bevindingen, die werden getest met behulp van gegevens van de impact van orkaan Harvey op het gebied van Houston, werden vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

"Om ons voor te bereiden op klimaatverandering, we moeten weten waar overstromingen leiden tot de grootste verstoringen van transportroutes. Netwerkwetenschap wijst doorgaans op de grootste interacties, of de meest bereisde routes. Dat is niet wat we hier zien, " zei Jianxi Gao, een assistent-professor informatica aan het Rensselaer Polytechnic Institute, en hoofdauteur van de studie. "Een klein beetje door overstromingen veroorzaakte schade kan abrupte wijdverbreide storingen veroorzaken."

Gao, een netwerkwetenschapper, werkte samen met milieuwetenschappers aan de Beijing Normal University en een natuurkundige aan de Boston University om traditionele netwerkwetenschappelijke modellen die voorspellen hoe specifieke verstoringen van invloed zijn op een wegennet te verzoenen met milieuwetenschappelijke modellen die voorspellen hoe topografie overstromingen beïnvloedt. Traditionele netwerkwetenschap voorspelt continue schadeniveaus, in dat geval zou het uitschakelen van secundaire wegen of kruispunten slechts geringe schade aan het netwerk veroorzaken. Maar door de manier waarop water over land stroomt, het toevoegen van topografische informatie levert een nauwkeuriger voorspelling op.

In Florida, een toename van 30 mm naar 35 mm neerslag legde 50 procent van het wegennet plat. En in New York, Gao ontdekte dat afvoer van meer dan 45 mm het noordoostelijke deel van de staat isoleerde van het binnenland van de Verenigde Staten.

In de Chinese provincie Hunan, een toename van 25 mm naar 30 mm neerslag sloeg 42 procent van het provinciale wegennet uit. In de provincie Sichuan, een toename van 95 mm naar 100 mm neerslag legt 48,7 procent van het provinciale wegennet uit. En over het algemeen, en een toename van 160 mm naar 165 mm regenval legde 17,3 procent van het wegennet in China plat en isoleerde abrupt het westelijke deel van het vasteland van China.

De onderzoekers valideerden hun model door voorspelde resultaten te vergelijken met waargenomen wegstoringen in Houston en Zuidoost-Texas veroorzaakt door orkaan Harvey. Hun model voorspelde 90,6 procent van de gerapporteerde wegafsluitingen en 94,1 procent van de gerapporteerde ondergelopen straten.

"We hebben de gegevens gekraakt. Orkaan Harvey veroorzaakte enkele van de meest uitgebreide wegonderbrekingen in de Amerikaanse geschiedenis, en ons model voorspelde dat schade, Gao zei. "Het toevoegen van 3D-informatie veroorzaakt meer ongebruikelijke faalpatronen dan we hadden verwacht, maar nu hebben we de wiskundige vergelijkingen ontwikkeld om die patronen te voorspellen."