Wetenschap
Details van de nasleep van orkaan Ian vastgelegd met een nieuwe teledetectiemethode
Categorie 4-orkaan Ian kwam op 28 september 2022 aan land in Lee County in Florida en teisterde de regio met windsnelheden van 250 kilometer per uur en een stormvloed tot 4 meter – de hoogste stormvloed die in het zuidwesten van Florida in de afgelopen 150 jaar is gedocumenteerd.
In de nasleep van een ramp is het snel beoordelen van de schade van cruciaal belang voor reddings-, herstel- en noodplanning. Schadebeoordelingen worden doorgaans uitgevoerd via veldverkenningsmissies, wat arbeidsintensief, kostbaar en riskant kan zijn. Bovendien kunnen evaluaties van noodhulp ter plaatse worden belemmerd door vertragingen en andere tegenslagen als gevolg van de ernst van de schade en het onvermogen om toegang te krijgen tot de zwaarst getroffen gebieden.
Met behulp van teledetectietechnologie hebben onderzoekers van de Florida Atlantic University een nieuwe techniek ontwikkeld die snelle beoordelingen met hoge resolutie van gedetailleerde schade na een orkaan mogelijk maakt. Met behulp van luchtfotogegevens en LiDAR identificeerden ze de zwaarst getroffen gebieden van het Estero-eiland in Zuidwest-Florida en schatten ze de omvang van de structurele schade in.
Onderzoekers vergeleken ook structurele of morfologische veranderingen aan het strand vóór en na de storm. De studie is de eerste waarin een geavanceerde, veelzijdige aanpak wordt toegepast die schadebeoordeling koppelt aan veranderingen in de structuur van barrière-eilanden na een storm.
Resultaten van het onderzoek, gepubliceerd in het Journal of Marine Science and Engineering identificeerde in totaal 2.427 bouwwerken op het eiland Estero die getroffen waren door de orkaan Ian, waarbij 170 bouwwerken grote schade leden. Eén winkel was het enige gebouw in het studiegebied dat als 'niet getroffen' werd geclassificeerd.
Met behulp van gegevens van de belastingadviseur van Lee County schatten onderzoekers de totale geschatte waarde van de zwaar beschadigde constructies op meer dan $ 200 miljoen.
In totaal hadden 734 gebouwen 30 tot 50% structurele schade, waarvan het merendeel eengezinswoningen en woningen met meerdere eenheden betrof. Onderzoekers identificeerden 158 gebouwen die ernstig beschadigd waren door een gedeeltelijke of volledige dakbreuk.
Het hoogste percentage beschadigde bouwwerken deed zich voor in de centrale en noordelijke delen van het eiland, waar de meeste bouwwerken eengezinswoningen en meergezinswoningen waren. De meeste bouwwerken die 0 tot 30% schade ondervonden, werden geclassificeerd als laagbouwflats (drie verdiepingen of minder), commerciële winkelcentra en winkels. Onder de "zwaar beschadigde" en "vernietigde" gebouwen bevonden zich zeven onderverdelingen van stacaravans.
"Door gebruik te maken van deze geavanceerde technologie van luchtbeelden en LiDAR vanuit de lucht konden we uitgebreide gegevens verzamelen over de nasleep van orkaan Ian en vrij snel grootschalige datasets analyseren", zegt Tiffany Roberts Briggs, Ph.D., senior auteur, voorzitter en universitair hoofddocent in het Departement Geowetenschappen binnen het Charles E. Schmidt College of Science van de FAU.
De 2.427 bouwwerken zijn tussen 1963 en 2019 gebouwd. De gebouwen in de gebieden waar minder schade werd waargenomen, zijn tussen 1963 en 1981 gebouwd. Ook in de gebieden met zware schade is het merendeel van de gebouwen tussen 1963 en 1981 gebouwd. De verdeling van de grondhoogte en het bouwjaar gaf geen duidelijke trends aan die verband hielden met deze twee variabelen.
"We hebben in deze analyse geen correlatie gevonden tussen de hoogte van de grond of het bouwjaar voor de omvang van de schade, wat de rol van de extreme overstroming en het belang van andere factoren die bijdragen aan de kwetsbaarheid benadrukt", zegt Roberts Briggs.
"De resultaten van ons onderzoek kunnen de rampenplanning helpen verbeteren door nieuw beleid en richtlijnen te ontwikkelen voor kustontwikkeling in enkele van de meest kwetsbare en aan stormen blootgestelde gebieden."
Gebieden die weinig tot geen schade veroorzaakten, waren ruimtelijk geclusterd in het zuidelijke en centrale deel van het eiland, waarbij de meeste bouwwerken geconcentreerd waren aan de landzijde van het barrière-eiland.
"Het zuidelijke deel van het eiland Estero bevat meerdere zoutwatermoerassen", zegt Leanne Hauptman, eerste auteur en Ph.D. student aan de afdeling Geowetenschappen van de FAU.
"Vanwege deze zoutwatermoerassen kan de energie van stormgolven aanzienlijk zijn verdwenen door wrijving tegen de tijd dat de golven het binnenste van de barrière bereikten, waardoor de impact op de constructies in dat gebied mogelijk wordt verminderd."
De bevindingen toonden ook aanzienlijke post-storm puin- en zandafzettingen over het hele eiland aan, en een opmerkelijke afzetting van sediment langs de wegen en op de achterkant van de barrière, dat onder post-stormomstandigheden niet gemakkelijk zeewaarts naar het strand wordt teruggevoerd. Ook honderden meters landinwaarts nabij gebouwen en andere constructies werd vijverwater gevonden, wat bewijs levert voor de omvang van de overstroming als gevolg van de storm.
"Hoewel ons onderzoek zich concentreerde op het eiland Estero, is deze nieuwe benadering van teledetectie generaliseerbaar", zegt Diana Mitsova, Ph.D., corresponderend auteur, voorzitter en professor, FAU Department of Urban and Regional Planning binnen het Charles E. Schmidt College of Science en een universitair hoofddocent, FAU Department of Geosciences.
"Naarmate deze technologie zich blijft ontwikkelen en gemakkelijker beschikbaar wordt, zal deze een breed scala aan dekking met hoge resolutie bieden die kan helpen bij het prioriteren van noodhulpinspanningen onmiddellijk na catastrofale natuurrampen en andere gebeurtenissen."
Voor het onderzoek werd een analyse van de strandmorfologie uitgevoerd door profielgrafieken te maken om hoogteverschillen over een continue afstand te visualiseren. Om structurele schade te meten, gebruiken onderzoekers LiDAR-tools om de voetafdrukken van gebouwen en de hoogte van gebouwen vóór en na de storm te extraheren. De voetafdrukken van gebouwen werden over de postbeelden heen gelegd om het totale aantal beschadigde gebouwen en de mate van schade aan elke structuur te schatten.