Toen Jude Kastens meer dan tien jaar geleden een nieuw model voor het in kaart brengen van uiterwaarden ontwikkelde als onderdeel van zijn proefschrift aan de Universiteit van Kansas, hij probeerde een kritieke informatiekloof aan te pakken die ambtenaren vaak hinderde tijdens grote overstromingen:het gebrek aan realtime, voorspellingen voor een groot gebied voor de omvang en diepte van het overstromingswater.

betrouwbaar, gedetailleerde schattingen van de overstroming zijn van vitaal belang voor noodmanagers om voldoende situationeel bewustzijn te hebben om snel de juiste middelen en informatie aan de door overstromingen getroffen gemeenschappen te krijgen. In 2007, ernstige overstromingen in het zuidoosten van Kansas zetten het gebrek aan tijdige, betrouwbare prognoses voor de verspreiding van overstromingen.

Met zware regenval dit voorjaar (mei 2019 was de natste maand ooit gemeten in Kansas), functionarissen van het Kansas Water Office en de Kansas Division of Emergency Management werkten samen met Kastens, nu een KU universitair hoofddocent onderzoek bij het Kansas Applied Remote Sensing Program bij de Kansas Biological Survey, om nauwkeuriger te lezen waar het water zou kunnen stijgen, op basis van zijn benadering van het integreren van gegevens van hoogtekaarten, stroommeters en voorspellingen voor rivierstadia van de National Weather Service.

"Ik werkte in mei met het Kansas Water Office, ' zei Kastens. 'De grond was verzadigd, en de reservoirs raakten vol, en met nog veel meer regen in het vooruitzicht, grote overstromingen in Midden- en Oost-Kansas leken op handen. Enkele jaren geleden hadden we deze overstromingsbibliotheek grotendeels in samenwerking met het Water Office en de Kansas GIS Policy Board ontwikkeld, maar we hadden nooit de kans gehad om deze in realtime uit te proberen. Het was gebaseerd op de benadering die ik heb ontwikkeld voor mijn proefschrift, en we hadden overstromingsbibliotheken voor de grotere oostelijke helft van Kansas, gebaseerd op het gemeten stroomnetwerk. Bijvoorbeeld, als je ten zuiden van Lawrence rijdt op Highway 59, je ziet een USGS-stroommeterbox bij de brug over de Wakarusa-rivier. Er zijn ongeveer 200 meters in Kansas die realtime informatie over het streamstadium verzamelen, en in tijden van overstromingen, de National Weather Service biedt voor veel van deze etappes voorspellingen meerdere dagen uit. We kunnen deze gegevens gebruiken en geschatte huidige of toekomstige overstromingen in kaart brengen, tussen meters of rond één."

Kastens' model (genaamd FLDPLN, of "Floodplain") brengt potentiële overstroming in kaart als een functie van de hoogte van het podium met behulp van hydrologische basisprincipes en gerasterde hoogtegegevens. Omdat de aanpak zo weinig input en weinig toezicht vereist, het heeft aanzienlijke voordelen voor real-time kartering ten opzichte van bestaande methoden, zoals de preciezere maar meer gecompliceerde hydrodynamische modellen die FEMA gebruikt om 100-jarige uiterwaarden in kaart te brengen.

Werken met Kansas-functionarissen toen historische regenval van 2019 verschillende delen van Kansas met overstromingen bedreigde, mapping inspanningen waren gericht op drie kritieke locaties.

"We hebben de Neosho-rivier ten zuiden van John Redmond Reservoir in Coffey County gemodelleerd naar Oklahoma, dat is ongeveer 100 mijl lang, "Zei Kastens. "We hebben ook de Neosho en de Cottonwood-rivieren boven John Redmond gemodelleerd, gecentreerd rond Emporia dicht bij waar die twee rivieren samenkomen in Lyon County. Het derde gebied was rond Salina, waar overstromingen langs de Saline River en Mulberry Creek historische niveaus naderden."

Toen het John Redmond Reservoir net boven Burlington aan de Neosho-rivier bijna vol was en het Army Corps of Engineers plannen had om grote hoeveelheden water vrij te laten, De inspanningen van Kastens hielpen lokale leiders te informeren over de mogelijke omvang van de overstromingen - en ze deelden zijn overstromingskaarten met het publiek.

"Met behulp van geprojecteerde ontlading en podiuminformatie van het korps, we hebben de overstromingen van de Neosho-rivier gemodelleerd bij Burlington en door de rest van Coffey County, "Zei Kastens. "John Redmond werd begin jaren zestig door het korps gebouwd om overstromingsbeheer langs de Neosho te bieden, maar de overstromingspoel van het reservoir had zijn capaciteit bereikt en moest wat druk worden weggelaten om te voorkomen dat de dam in gevaar kwam. Nu de Neosho al hoog loopt, stadsmanagers en commissarissen maakten zich grote zorgen over hoe erg het zou worden, omdat het legerkorps zou beginnen met het vrijgeven van een zeer grote hoeveelheid water uit het reservoir. Ik heb een aantal kaarten gemaakt met behulp van Corps-projecties die zijn geleverd door het Kansas Water Office en ook door de GIS-coördinator van Coffey County, Cara Mays. Het hielp enorm dat Cara onlangs haar masterscriptie aan de KU voltooide met behulp van het FLDPLN-model om de historische overstroming van 1951 in Burlington te simuleren, dus ze was zich terdege bewust van zijn mogelijkheden."

Vooruit gaan, Kastens - die veel van dit werk in zijn vrije tijd 's avonds en in het weekend als openbare dienst deed - hoopt de taak van het genereren van overstromingskaarten te automatiseren om de werklast te verminderen wanneer beken en rivieren buiten hun oevers dreigen te treden.

"Met mijn andere verplichtingen bij KBS, er was veel inspanning nodig om dit te realiseren, " zei hij. "Tijd is van essentieel belang tijdens grote overstromingen. We moeten softwaretools ontwikkelen om het mappingproces te automatiseren en het aan deze andere instanties over te dragen, zodat ze de vrijheid hebben om de scenario's die ze willen in kaart te brengen. Ik denk dat ons werk in mei de waarde van onze kaartbenadering heeft aangetoond, en hopelijk kunnen we samen een project opzetten om ons vooruit te helpen met de automatisering. Dus, wanneer die volgende vloed toeslaat, BHV-ers kunnen de modellen gewoon naar eigen inzicht uitvoeren. Zo hebben we ons dit altijd voorgesteld:we bouwen de overstromingsbibliotheken die anderen kunnen gebruiken tijdens overstromingen of simulaties."

Kastens' nieuwe benadering van het in kaart brengen van overstromingen is zo'n verbetering gebleken, onlangs heeft hij met een particulier bedrijf gewerkt om de technologie te commercialiseren en buiten Kansas diensten te verlenen aan functionarissen voor noodhulpdiensten en entiteiten met eigendom in overstromingsgevoelige gebieden.

"In 2015 we hebben een overeenkomst gesloten met Riverside Technology Inc. gevestigd in Fort Collins, Colorado, werken via KU Center for Technology Commercialization om te proberen dit spul te commercialiseren, "Zei Kastens. "Ze deden hun huiswerk en marktonderzoek en zagen een echte kans om oplossingen voor inundatiekaarten te ontwikkelen die rond onze overstromingsbibliotheken waren gebouwd. Ons contract met Riverside loopt volgend jaar af, dus we zullen moeten zien wat er daarna gebeurt. We hebben ervoor gezorgd dat we Kansas uit de overeenkomst hebben gehaald, waardoor we de vrijheid hebben om directe hulp te bieden tijdens overstromingen zoals we in mei hebben gedaan."

Kastens vergelijkt de geprojecteerde overstromingskaarten met voorspelde stormsporen of tornadowacht- of waarschuwingskaarten.

"Ze zijn nooit perfect nauwkeurig, maar aan de andere kant zijn geen van beide meer geavanceerde modellen. Geen twee overstromingen zijn hetzelfde, en er worden veel middelen uitgegeven in de publieke en private sector om te doen wat we nu al goedkoop en efficiënt kunnen doen hier in Kansas."