När Jude Kastens utvecklade en ny modell för översvämningsplanering för mer än ett decennium sedan som en del av sin doktorsavhandling vid University of Kansas, han siktade på att ta itu med en kritisk informationslucka som ofta hindrade tjänstemän under stora översvämningar:bristen på realtid, omfattande förutsägelser för översvämningens omfattning och djup.

Pålitlig, detaljerade översvämningsuppskattningar är avgörande för att räddningschefer ska ha tillräckligt med situationsmedvetenhet för att snabbt få rätt resurser och information till översvämningstryckta samhällen. Under 2007, allvarliga översvämningar i sydöstra Kansas satte fokus på bristen på tid, pålitliga projektioner för spridning av översvämningar.

Med kraftigt regn i våras (maj 2019 var den regnigaste månaden som någonsin registrerats i Kansas), tjänstemän vid Kansas Water Office och Kansas Division of Emergency Management arbetade med Kastens, nu docent vid KU vid Kansas Applied Remote Sensing Program vid Kansas Biological Survey, för att få en mer exakt läsning om var översvämningsvatten kan stiga, baserat på hans tillvägagångssätt för att integrera data från höjdkartor, strömmätare och National Weather Service flodstadsprognoser.

"Jag arbetade med Kansas Water Office i maj, "Sa Kastens." Marken var mättad, och behållarna blev fulla, och med mycket mer regn i prognosen, stora översvämningar över centrala och östra Kansas såg nära ut. För några år sedan hade vi utvecklat detta översvämningsbibliotek i stor utsträckning i samarbete med vattenkontoret och Kansas GIS Policy Board men hade aldrig haft chansen att genomföra det i realtid. Det baserades på det tillvägagångssätt som jag utvecklade för min avhandling, och vi hade översvämningsbibliotek för den större östra delen av Kansas, baserat på det mätade strömnätverket. Till exempel, om du kör söder om Lawrence på motorväg 59, du kommer att se en USGS -strömmätarlåda vid bron över floden Wakarusa. Det finns cirka 200 mätare i Kansas som samlar information om realtidsscener, och i översvämningstider, National Weather Service tillhandahåller scenprognoser flera dagar ut för många av dessa. Vi kan ta dessa data och kartlägga beräknade nuvarande eller framtida översvämningar, mellan mätare eller runt en. "

Kastens modell (kallad FLDPLN, eller "Floodplain") kartlägger potentiell översvämning som en funktion av scenhöjd med hjälp av grundläggande hydrologiska principer och rasterade höjddata. Eftersom tillvägagångssättet kräver så få insatser och lite övervakning, det har betydande fördelar för realtidskartläggning jämfört med befintliga metoder, till exempel de mer exakta men mer komplicerade hydrodynamiska modellerna som FEMA använder för att kartlägga 100-åriga översvämningar.

Att arbeta med Kansas -tjänstemän när historiska nederbörd 2019 hotade flera områden i Kansas med översvämningar, kartläggningsinsatserna fokuserades på tre kritiska platser.

"Vi modellerade Neosho River söder om John Redmond Reservoir i Coffey County ner till Oklahoma, som är ungefär en 100 mil lång sträcka, "Sa Kastens." Vi modellerade också Neosho- och Cottonwood -floderna ovanför John Redmond, centrerad kring Emporia nära där de två floderna möts i Lyon County. Det tredje området var runt Salina, där översvämningar längs Saline River och Mulberry Creek närmade sig historiska nivåer. "

När John Redmond Reservoir strax ovanför Burlington vid Neosho -floden nästan var i full kapacitet och Army Corps of Engineers planerade utsläpp av stora volymer vatten, Kastens ansträngningar hjälpte till att informera lokala ledare om den potentiella översvämningen - och de delade hans översvämningskartor med allmänheten.

"Med hjälp av projekterad ansvarsfrihet och sceninformation från kåren, vi modellerade Neosho River översvämningar vid Burlington och ner genom resten av Coffey County, "Kastens sa." John Redmond byggdes av kåren i början av 1960 -talet för att ge översvämningskontroll längs Neosho, men reservoarens översvämningsbassäng hade nått kapacitet och behövde släppa lite tryck för att undvika att kompromissa med dammen. Med Neosho redan igång, stadschefer och kommissionärer var mycket oroliga över hur illa det skulle bli eftersom armékåren skulle börja släppa ut en mycket stor mängd vatten ur behållaren. Jag gjorde några kartor med hjälp av Corps -projektioner från Kansas Water Office och även av Coffey County GIS -koordinator, Cara Mays. Det hjälpte mycket att Cara nyligen avslutade sin magisteruppsats vid KU med hjälp av FLDPLN -modellen för att simulera den historiska översvämningen 1951 i Burlington, så hon var väl medveten om dess förmåga. "

Går framåt, Kastens - som gjorde mycket av detta arbete under sin fritid på kvällar och helger som public service - hoppas kunna automatisera uppgiften att generera översvämningskartor för att minska arbetsbelastningen när bäckar och floder hotar att överspela sina banker.

"Med mina andra skyldigheter på KBS, det krävdes mycket arbete dygnet runt för att klara detta "sa han." Tiden är avgörande under stora översvämningar. Vi måste utveckla mjukvaruverktyg för att automatisera kartläggningsprocessen och överlämna den till dessa andra byråer så att de har friheten att kartlägga vilka scenarier de vill. Jag tror att vårt arbete i maj visade värdet av vår kartläggning, och förhoppningsvis kan vi dra ihop ett projekt som hjälper oss att gå vidare med automatiseringen. Så, när nästa översvämning slår till, räddningspersonalen kan bara köra modellerna efter eget tycke. Det var så vi alltid tänkt oss det här - vi konstruerar översvämningsbiblioteken för andra att använda under översvämningar eller simuleringar. "

Kastens nya tillvägagångssätt för översvämningskartläggning har visat sig vara en sådan förbättring, nyligen har han arbetat med ett privat företag för att kommersialisera tekniken och tillhandahålla tjänster utanför Kansas till räddningstjänstemän och enheter med egendom i översvämningsbenägna områden.

"2015, vi ingick ett avtal med Riverside Technology Inc. baserat i Fort Collins, Colorado, arbeta genom KU Center for Technology Commercialization för att försöka kommersialisera det här, "Sa Kastens." De gjorde sina läxor och marknadsundersökningar och såg en verklig möjlighet att utveckla översvämningskartläggningslösningar byggda kring våra översvämningsbibliotek. Vårt kontrakt med Riverside löper ut nästa år, så vi får se vad som händer efter det. Vi såg till att vi huggade ut Kansas från avtalet, vilket ger oss friheten att ge direkt hjälp under översvämningshändelser som vi gjorde i maj. "

Kastens liknar de projicerade översvämningskartorna med förutspådda stormspår eller tornadoklockor eller varningskartor.

"They are never perfectly accurate, but then again neither are more sophisticated models. No two floods are the same, and a lot of resources are being expended in the public and private sectors to do what we are already capable of doing cheaply and efficiently right now here in Kansas."