Nio av de tio största avbrotten i USA:s historia orsakades av orkaner, vars kraftiga vindar har slagit ut kraftledningar över stora geografiska områden. Toppen av listan är orkanen Maria, som i oktober inaktiverade elnätet i Puerto Rico och Amerikanska Jungfruöarna, lämnar majoriteten av befolkningarna där utan makt i månader.

Klimatforskare förutser att när den globala genomsnittliga yttemperaturen fortsätter att stiga, så kommer också frekvensen och intensiteten för stora stormar, såväl som värmeböljor och höga temperaturer. Som ett resultat, vi kommer sannolikt att se ännu mer utbredda strömavbrott - inte bara från orkanvindar utan också från effekterna av långvarig och extrem värme på en kritisk men ändå sårbar komponent i elnätet:den stora effekttransformatorn (LPT).

LPT är transformatorer med en klassificering på eller över 100 MVA (mega volt-ampere), och tusentals är utplacerade över hela USA. Det nuvarande lagret av LPT är gammalt:Sjuttio procent eller mer är 25 år eller äldre. De har en förväntad livslängd på 40 år, och är mycket kostsamma och tidskrävande att byta ut.

Drivs av global uppvärmning, mer frekventa och intensiva värmeböljor kan försämra LPT:s livslängd och öka risken för för tidigt misslyckande. Överhettning minskar den strukturella integriteten hos den elektriska pappersisolering som används i LPT, orsakar katastrofala kortslutningar. Felfrekvensen blir mer uttalad eftersom stigande temperaturer orsakar mer intensiva kemiska reaktioner som åldrar isoleringen. Utbredd LPT-fel kan leda till långvarigt nätavbrott-med säkerhetspåverkan på nätberoende system som kommunikation, finansiell, och cybersystem - och stora ekonomiska förluster.

För att bedöma den accelererade risken för LPT -fel under de kommande decennierna, forskare från MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change och MIT Lincoln Laboratory studerade den potentiella effekten av global uppvärmning och motsvarande förändringar under sommarens varma dagar på LPT -livstid på en LPT -plats i nordöstra USA. De fann att för en bakgrund 1 grad Celcius temperaturökning, transformatorns livslängd minskar med fyra år, eller med 10 procent. Därför, slutet av seklets genomsnittliga globala uppvärmningsprognoser på cirka 2 grader (ett klimatpolitiskt driven scenario) och 4 grader (ett scenario som vanligt) skulle resultera i en genomsnittlig minskning av förväntad transformatorlivslängd på 20 till 40 procent. Resultaten av studien rapporteras i journalen Klimatförändring .

"Studier som dessa belyser hur sårbart det invecklade elektriska nätverket som vi litar på är för skadliga väder- och klimathändelser, "säger biträdande chef för det gemensamma programmet C. Adam Schlosser, medförfattare till studien. "Vårt elnät har till uppgift att upprätthålla driften vid eller nästan 100 procent av tiden, även under extrema väder- och klimatförhållanden, och därför måste växande risker och hot kvantifieras för att informera åtgärder och genomföra rätt strategier proaktivt och kostnadseffektivt. "

Forskarna bedömde också de framtida förändringarna i varma dagars förekomst under 2-graders och 4-graders klimatscenarier, använder två olika tillvägagångssätt:en konventionell metod som detekterar förekomsten av varma dagar baserat på den beräknade dagliga högsta temperaturen från en serie klimatmodeller, och en nyligen utvecklad analog metod som istället använder klimatmodellsimulerade storskaliga atmosfärsmönster (t.ex. vind- och tryckförhållanden) i samband med observerad lokal extrem temperatur.

Båda metoderna indikerar starka dekadala ökningar av varma dagars frekvens. I slutet av 2000 -talet, medianantalet varma sommardagar per år kan fördubblas under 2-gradarscenariot och femfaldigas under 4-graderscenariot, tillsammans med de ovannämnda minskningarna i transformatorns livslängd.

Viktigast, den analoga metoden visade mycket större samsyn mellan modellerna-dvs. ett mindre antal resultat i resultaten.

"Den förbättrade intermodellkonsensusen för den analoga metoden är ett lovande steg mot att tillhandahålla användbar information för en mer stabil, pålitligt och miljöansvarigt nationellt nät, "säger Xiang Gao, studiens huvudförfattare.

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.