Science >> Wetenschap >  >> Natuur

Van as tot waarschuwingen:wetenschap helpt reizigers uit Colorado te beschermen

Voertuigen rijden op de snelweg I-70 in Glenwood Canyon, Colorado. In de zomer van 2021 werden reizigers in de Glenwood Canyon in Colorado veilig geëvacueerd voordat enorme puinstromen snelwegen begroeven en bruggen verwoestten, dankzij een waarschuwingssysteem voor puinstromen dat gedeeltelijk was ontwikkeld door de U.S. Geological Survey. Het systeem waarschuwde functionarissen van het Colorado Department of Transportation voor hevige regenval, wat een cruciale aanlooptijd voor evacuaties opleverde. Krediet:USGS

In de zomer van 2021 werden reizigers in de Glenwood Canyon in Colorado veilig geëvacueerd voordat enorme hopen modder en rotsen snelwegen begroeven en bruggen vernielden, dankzij een waarschuwingssysteem voor puinstromen dat gedeeltelijk was ontwikkeld door de U.S. Geological Survey. Het systeem waarschuwde functionarissen van het Colorado Department of Transportation bij hevige regenval, wat een cruciale aanlooptijd voor evacuaties opleverde.

Het waarschuwingssysteem werd ingevoerd nadat de Grizzly Creek Fire in 2020 de kloof verwoestte, waarbij meer dan 32.000 hectare bos werd verwoest en een landschap achterbleef dat klaar was voor destructieve puinstromen. Wanneer er regen valt op deze door brand beschadigde gebieden, kan de neerslag snel veranderen in snel bewegende modder, rotsen en puin, wat een ernstige bedreiging vormt voor mensen, eigendommen en de vitale Interstate 70-corridor die door het hart van de kloof loopt.

In het licht van deze dreigende dreiging begon een team van USGS-wetenschappers aan een missie om de puinstromen na de brand te voorspellen. Door baanbrekende technologie, innovatief onderzoek en samenwerkingspartnerschappen te combineren, transformeren deze experts de as van verwoesting in een systeem van vroegtijdige waarschuwing en bescherming.

Wetenschappers beoordelen de puinstroom na de brand in Grizzly Creek in 2020. Krediet:USGS

Het brandgebied controleren

Na de brand installeerden wetenschappers een netwerk van regenmeters en bodemvochtsensoren in het ruige brandgebied. Deze instrumenten bieden realtime gegevens over de intensiteit en duur van de regenval, die cruciale factoren zijn bij het bepalen van de waarschijnlijkheid van een puinstroom.

"Hoe meer we begrijpen over de factoren die bijdragen aan puinstromen, hoe beter we in staat zijn om de impact ervan te voorspellen", zegt Francis Rengers, USGS-geoloog en hoofdauteur van het onderzoek. "Ons doel is om noodhulpmanagers en lokale autoriteiten te voorzien van de middelen die ze nodig hebben om het publiek veilig te houden."

Ontwikkeling van regendrempels voor de veiligheid

Wetenschappers gebruiken modellen om de hoeveelheden neerslag te schatten die puinstromen kunnen veroorzaken op basis van locatiespecifieke informatie zoals de intensiteit en duur van de regenval, de ernst van de brandwonden en bodemeigenschappen. Na stormen helpt regenvalmonitoring wetenschappers om de regenvaldrempels te verfijnen en de nauwkeurigheid van hun voorspellingsmodellen voor toekomstige gebeurtenissen te testen. Dit continue monitoring- en testproces zorgt ervoor dat systemen voor vroegtijdige waarschuwing zo nauwkeurig en betrouwbaar mogelijk zijn, waardoor hulpverleners en het publiek de beste kans krijgen om veilig te blijven tijdens potentiële puinstromen.

Regenmeter in Glenwood Canyon, Colorado. Na de Grizzly Creek-brand in 2020 installeerden wetenschappers een netwerk van regenmeters en bodemvochtsensoren in het ruige brandgebied. Deze instrumenten bieden realtime gegevens over de intensiteit en duur van de regenval, die cruciale factoren zijn bij het bepalen van de waarschijnlijkheid van een puinstroom. Krediet:USGS

Samenwerken voor verbeterde vroegtijdige waarschuwing

De National Weather Service heeft deze regenvaldrempels aangepast met behulp van hun lokale kennis van stormen en deze vergeleken met de voorspelde regenval om vroegtijdige waarschuwingen te ontwikkelen. Door gebruik te maken van hun expertise op het gebied van weersvoorspellingen en -modellen, hebben NWS-meteorologen nauw samengewerkt met USGS-wetenschappers om een ​​geavanceerd waarschuwingssysteem voor puinstromen te ontwikkelen. Door neerslaggegevens van de USGS-meters te combineren met geavanceerde weermodellen, kan het systeem waarschuwingen geven aan gemeenschappen en snelwegautoriteiten die zich op het pad van potentiële puinstromen bevinden.

"De samenwerking tussen de USGS, CDOT en de National Weather Service heeft een belangrijke rol gespeeld bij het vergroten van ons vermogen om deze gevaarlijke gevaren na natuurbranden te voorspellen en te waarschuwen", zegt Erin Walter, hydroloog van de NWS-dienst. "Door onze middelen en expertise te bundelen, zijn we in staat een niveau van situationeel bewustzijn en vroegtijdige waarschuwing te bieden dat voor geen enkel agentschap alleen zou kunnen worden bereikt."

De gevarenzones in kaart brengen

Een ander belangrijk aspect van het onderzoek van het team is het gebruik van laserkaarttechnologie met hoge resolutie, bekend als lidar, om gedetailleerde 3D-kaarten van het terrein van de kloof te maken. Door lidar-topografische kaarten van vóór en na de brand te vergelijken, kunnen wetenschappers vaststellen waar de puinstromen begonnen en het totale volume aan materiaal berekenen dat door de stromen werd opgepikt en afgezet.

Met deze wetenschappelijke hulpmiddelen kunnen onderzoekers hun huidige model testen om de puinstroomvolumes te schatten, wat van cruciaal belang is voor de planning. Hoewel het model de waargenomen volumes overschatte, verzamelde het team voldoende gegevens om het model opnieuw te kalibreren voor betere nauwkeurigheid in de toekomst.

Bescherming van kritieke infrastructuur

Het waarschuwingssysteem voor puinstromen werd in werking gezet toen wetenschappers samenwerkten met het Colorado Department of Transportation. CDOT is belast met het implementeren van maatregelen om de kritieke infrastructuur in Glenwood Canyon te beschermen.

"Onze topprioriteit is het waarborgen van de veiligheid van het reizende publiek en de omliggende gemeenschappen", zegt Keith Stefanik, hoofdingenieur van CDOT. “Eén manier waarop we dat kunnen doen is door ervoor te zorgen dat onze infrastructuur veerkrachtig is. Door nauw samen te werken met de USGS en NWS hebben we een proactieve aanpak kunnen volgen om de gevolgen van puinstromen te verzachten. waarschuwingssystemen tegen fysieke barrières, we zijn toegewijd aan onze inspanningen om de kloof en de gemeenschappen die ervan afhankelijk zijn te beschermen."

Het systeem op de proef gesteld

In de zomer van 2021, ongeveer zes maanden nadat de Grizzly Creek Fire onder controle was gebracht, teisterde een reeks intense moessonstormen het door brandwonden getekende landschap. De regen veroorzaakte enorme puinstromen die snelwegen bedolven, bruggen verwoestten en de machtige Colorado-rivier verstikten met tonnen sediment. De economische impact was onthutsend, waarbij verstoringen van het transport alleen al naar schatting 1 miljoen dollar per uur kostten.

Het waarschuwingssysteem voor puinstromen waarschuwde CDOT-functionarissen met succes voor verschillende hevige regenval, waardoor reizigers konden evacueren en schade konden voorkomen. Hoewel er puinstromen plaatsvonden, hielpen de wegafsluitingen die door CDOT werden gebruikt, het gevaar voor reizigers tot een minimum te beperken.

Bouwen aan een veerkrachtiger toekomst

In de komende jaren zullen de lessen die in Glenwood Canyon zijn geleerd, zich over het Westen verspreiden en nieuwe partnerschappen, nieuwe innovaties en nieuwe strategieën informeren en inspireren om te leven met de dreiging van puinstromen na natuurbranden. Door samen te werken beschermen de USGS, NWS en CDOT niet alleen levens en levensonderhoud op de korte termijn, maar bouwen ze ook een basis voor een veerkrachtiger toekomst in het licht van een veranderend klimaat.

Geleverd door de Geologische Dienst van de Verenigde Staten