I februari 2017, Kaliforniens Oroville -dam fick nationell uppmärksamhet som en snävt avvärjd katastrof. Ett decennium tidigare – i juni 2008 – var det Wisconsins tur:Nära den populära turistorten Wisconsin Dells, överdriven nederbörd eroderade motorvägen som utgjorde en del av Lake Delton Dam, vilket resulterade i en kraftig utspolning i Wisconsinfloden 40 fot nedanför. Det svepte bort tre hem, förstörde två andra, och lämnade sjön dränerad i månader.

Vid University of Wisconsin-Madison, dessa och många andra exempel motiverar civilingenjör och miljöteknikassistent Daniel Wright att hjälpa till att förbättra landets översvämningsrisker.

"Många av de 80, 000 dammar i vårt land, särskilt de 90 procent som klassificeras som mindre, har liknande strukturella problem som Oroville Dam, " säger Wright. "Vi vet att det bara är en tidsfråga tills ett stort regn kommer att överväldiga nästa — men tyvärr, detta problem har ännu inte uppmärksammats tillräckligt."

Wright hoppas kunna ändra på det med det passande namnet RainyDay-programvaran:ett planeringsverktyg som han och hans kollegor utvecklade och publicerade, i april 2017, i tidskriften Environmental Modeling &Software.

Utrustad med cirka två decenniers tidigare nederbörds- och markinformation från moderna satelliter och väderradarsystem, programvaran använder datorsimulering för att förutsäga sannolikheten att en region av intresse kommer att drabbas av en stor översvämning under de närmaste decennierna. Dessa långsiktiga förutsägelser – möjliggjorda av kraftfulla processorer i UW-Madison Center for High Throughput Computing – är mer exakta än traditionella beräkningar av översvämningssannolikheter som bygger på förenklade antaganden, som ett konstant klimat och brist på markanvändning förändras över tid.

"RainyDay-mjukvaran gör ett bättre jobb med hänsyn till den kaotiska och komplexa naturen hos nederbörd i modeller för förutsägelse av översvämningar, " Wright förklarar. "Detta är särskilt viktigt för stadsområden som kommer att uppleva den största förändringen i översvämningsfrekvenser, mest för att fortsatt stadsutveckling kommer att öka ogenomträngliga ytor, leder till mycket större regnvattenavrinning under en stor storm."

Medan den matematiska tekniken som implementerades i programvaran föreslogs på 1960-talet, Wright säger att dess fulla potential inte kunde låsas upp förrän tillräckligt med satellit- och väderradardata hade samlats in, en process som började på allvar i slutet av 1990 -talet på NASA, NOAA, och andra myndigheter runt om i världen. Nu, rikedomen av dessa data ersätter antagandet att nederbörden är jämnt fördelad över en hel vattendelare, eller inom en stad vars bebyggda miljö, pumpstationer och dräneringsinfrastruktur förändras över tid.

Eftersom satellitdata är globalt tillgängliga, RainyDay kan även användas i utvecklingsländer som ofta saknar omfattande markbaserad väderradar och andra observationssystem.

Wright har redan nått ut till flera partners för vilka RainyDay kan vara ett användbart långsiktigt planeringsverktyg. På federal nivå, de inkluderar Army Corps of Engineers och U.S. Bureau of Reclamation, anklagade för att minska skadorna från naturkatastrofer genom att hantera stora dammar och annan infrastruktur för översvämningskontroll; på lokal nivå, han undersöker möjliga samarbeten med Milwaukee Metropolitan Sewerage District, som äger hundratals miles av stormavlopp och bygger en stor lagrings- och transporttunnel för att mildra översvämningsskador i Wisconsins största stad.

Wright noterar att förbättrade väderprognosmetoder och moderna kommunikationsformer - smartphones, internet, och sociala medier – har gjort det mycket mindre troligt att en katastrof så förödande som den stora Mississippi-floden 1927 inträffar idag. Påverkar ett område som är 45 gånger så stort som Houston och mer än 630, 000 personer i Arkansas, Mississippi och Louisiana, det var den mest destruktiva flodöversvämningen i USA:s historia.

Men det betyder inte att vi ska sitta inaktiv, särskilt eftersom hantering av översvämningsrisker är en av de mest kostnadseffektiva strategierna för att förbereda städer för framtiden, säger Wright.

Minska en stads risk för jordbävningsskador, till exempel, kräver ofta någon form av ingripande för nästan varje byggnad i staden. Befintliga strukturer måste byggas om och framtida byggnader måste följa högre byggstandarder.

"Men vi kan bygga en översvämningsmur eller pumpstation för att skydda ett helt område från nederbördsdrivna risker, med stordriftsfördelar som minskar prislappen per byggnad, " förklarar Wright. "Genom att dra nytta av dagens datorkraft för att bättre förutsäga dessa faror för en region av intresse, verktyg som RainyDay kan hjälpa till att fatta de mest kostnadseffektiva besluten om ny eller befintlig översvämningsinfrastruktur. "