UMD-onderzoekers verbinden klimaatverandering met stedelijk en voorstedelijk regenwaterbeheer, met als uiteindelijk doel de veerkracht tegen grote stormgebeurtenissen te vergroten. Met modellen die niet alleen meer regen voorspellen, maar een verhoogde frequentie van bijzonder intense en vernietigende stormen, Overstromingen zijn een groot probleem in gemeenschappen die steeds meer met meer asfalt verankerd raken. Overstromingen veroorzaken niet alleen materiële schade, maar het heeft invloed op de gezondheid van de Chesapeake Bay door een verhoogde afvoer van voedingsstoffen en vervuiling. In een nieuwe case study gepubliceerd in de Tijdschrift voor planning en beheer van watervoorraden , onderzoekers onderzoeken twee verschillende stroomgebieden en tonen aan dat zelfs kleine gedecentraliseerde regenwaterbeheerpraktijken zoals regentuinen een groot cumulatief verschil kunnen maken voor de veerkracht van een stroomgebied, voorspellende modellen gebruiken om te beoordelen wat de klimaatverandering zal vragen van onze toekomstige regenwaterbeheersystemen.

"Wat we nu ontwerpen, bestaat al 20 of 30 jaar, dus we moeten het ontwerpen met toekomstige klimaatomstandigheden in gedachten, in tegenstelling tot hoe de afgelopen regen eruit heeft gezien, " legt Mitchell Pavao-Zuckerman uit, assistent-professor in Environmental Science &Technology. "Dit werk legt de nadruk op wat er gebeurt in lokale hooggelegen gebieden dat directe gevolgen heeft voor de mensen die in deze stroomgebieden wonen voor toekomstige overstromingsbeperking, maar verbindt dit met de bredere problemen van hoe toegenomen afvoer verband houdt met de gezondheid van de Chesapeake Bay."

Met deze studie, Pavao-Zuckerman en promovendus Emma Giese kijken in de praktijk wat voorstedelijke gebieden momenteel doen om hun regenwater te beheren, en enig bewijs leveren over hoe en waarom groene infrastructuur moet worden geïmplementeerd op basis van hoe deze systemen in de toekomst standhouden. Pavao-Zuckerman en Giese hebben gebruik gemaakt van gegevens die beschikbaar zijn van de United States Geological Survey (USGS) voor twee stroomgebieden in Clarksburg, Maryland, een voorstedelijke stad in Montgomery County die alleen maar groeit en zich blijft ontwikkelen. Deze twee stroomgebieden hebben elk een duidelijke ontwikkelingsgeschiedenis:de ene heeft meerdere grootschalige detentievijvers of regenwaterbekkens voor een meer traditionele benadering van regenwaterbeheer, terwijl de andere een sterke aanwezigheid heeft van kleinschalige groene infrastructuur zoals regentuinen, droge detentievijvers, en zandfilters. Beide stroomgebieden werden voor en na de ontwikkeling gemonitord om de effecten van groene infrastructuur te zien, en beide bevinden zich in de buurt van een weermeetstation met klimaatgegevens die gemakkelijk toegankelijk zijn.

"Groene infrastructuur bestaat uit dingen met een veel kleinere footprint dan een regenwaterbassin, maar er zijn er meer in de waterscheiding, dus het komt neer op het meten van het geaggregeerde effect van een heleboel kleine dingen in een keerpunt in plaats van een of twee grote dingen in een ander keerpunt, ", zegt Pavao-Zuckerman. "Samenwerken met de USGS om een ​​goede gegevensbron op de waterscheidingsschaal te hebben en het vinden van het juiste model voor de vraag was de sleutel."

Om toekomstige klimaatveranderingsscenario's voor deze twee stroomgebieden te modelleren, Pavao-Zuckerman en Giese riepen de hulp in van Adel Shirmohammadi, professor en associate dean in het College of Agriculture &Natural Resources. "Samen, we konden de USGS-gegevens gebruiken om de Soil and Water Assessment Tool of het SWAT-model te trainen, rekening houdend met de geografie van de stroomgebieden, helling, grondsoort, ondoordringbaar oppervlak, gebouwd versus open ruimte, en andere parameters om te bepalen hoeveel regenval daadwerkelijk afvloeit of overstromingsrisico wordt, ', zegt Pavao-Zuckerman.

Met behulp van dit model, Pavao-Zuckerman en Giese waren vervolgens in staat om projectiegegevens van klimaatverandering te gebruiken voor verhoogde stormfrequentie en regenval om verschillende toekomstscenario's uit te voeren en te zien hoe deze verschillende stroomgebieden zouden beheren. "We hebben vandaag al een significante toename van de regenval gezien, dus we waren verrast om te zien dat onze huidige basismeting al de effecten van meer regen zag, ', zegt Pavao-Zuckerman.

uiteindelijk, Pavao-Zuckerman en Giese ontdekten dat het stroomgebied met meer groene infrastructuur in staat was om meer van de toegenomen regenval te bufferen en te absorberen dan het meer traditioneel ontworpen stroomgebied met grotere regenwaterbassins. Echter, met grotere of intensere regenbuien, beide systemen konden de hoeveelheid regen niet goed aan. "We zien meer grote stormgebeurtenissen, dus ofwel zijn de systemen overweldigd of zijn ze nog steeds verzadigd tegen de tijd dat de volgende stormgebeurtenis komt, " zegt Pavao-Zuckerman. "Dus het zijn echt de grotere regenevenementen waar we zien dat dingen niet zo goed werken, en dat is deels zorgwekkend omdat we weten dat met klimaatverandering deze meer intense gebeurtenissen vaker zullen voorkomen. Dit wijst op de noodzaak om te plannen voor deze intensere weersomstandigheden in de infrastructuur voor regenwaterbeheer."

Om dit probleem te bestrijden, Pavao-Zuckerman en Giese ontdekten dat het vergroten van de capaciteit voor sommige van de bestaande systemen of het vergroten van de aanwezigheid van groene infrastructuur in de stroomgebieden ze beter bestand maakte tegen toekomstige extreme regenbuien. Met dat in gedachten, Pavao-Zuckerman en Giese werkten samen met Amanda Rockler, specialist in waterscheidingsherstel en senior agent met UMD Extension en het Maryland Sea Grant Program, inzicht te geven in wat haalbaar was om uit te voeren. "Ons werk stelt ons in staat om te zien wat het extra rendement op investering in deze verschillende scenario's voor klimaat- en regenwaterbeheer kan zijn, ", zegt Pavao-Zuckerman. "Het is concreter dan alleen maar zeggen dat meer groene infrastructuur beter is, wat niet praktisch is en een kosten-batenverhouding kan hebben."