UMD -forskare kopplar klimatförändringar till dagvattenhantering i städer och förorter, med det slutliga målet att öka motståndskraften mot stora stormhändelser. Med modeller som inte bara förutsäger mer regn, men en ökad frekvens av särskilt intensiva och destruktiva stormar, översvämningar är ett stort problem i samhällen som blir mer avgjorda med mer asfalt. Översvämning orsakar inte bara egendomsskador, men det påverkar hälsan i Chesapeake Bay genom ökad näringsavrinning och förorening. I en ny fallstudie publicerad i Journal of Water Resources Planning and Management , forskare undersöker två distinkta vattendelar och visar att även små decentraliserade dagvattenhanteringsmetoder som regnskogar kan göra en stor kumulativ skillnad för motståndskraften i en vattendelare, använda prediktiv modellering för att bedöma vilka klimatförändringar som kommer att kräva av våra framtida dagvattenhanteringssystem.

"Det vi designar nu är på plats i 20 eller 30 år, så vi borde utforma det med tanke på framtida klimatförhållanden i motsats till hur det senaste regnet har sett ut, "förklarar Mitchell Pavao-Zuckerman, biträdande professor i miljövetenskap och teknik. "Detta arbete lägger tonvikt på vad som händer i lokala bergsområden som har omedelbara konsekvenser för de människor som bor i dessa vattenområden för framtida översvämningsbegränsning, men kopplar detta till de bredare frågorna om hur ökade avrinningslänkar till hälsan i Chesapeake Bay. "

Med denna studie, Pavao-Zuckerman och doktoranden Emma Giese tar en praktisk titt på vad förortsområdena för närvarande gör för att hantera sitt dagvatten, och ge några bevis på hur och varför man ska implementera grön infrastruktur baserat på hur dessa system kommer att hålla i framtiden. Pavao-Zuckerman och Giese utnyttjade data tillgängliga från United States Geological Survey (USGS) för två vattendelar i Clarksburg, Maryland, en förortsstad i Montgomery County som bara växer och fortsätter att utvecklas. Dessa två vattendelar har var sin distinkta utvecklingshistoria-den ena har flera storskaliga kvarhållningsdammar eller dagvattenbassänger för en mer traditionell strategi för dagvattenhantering, medan den andra har en stor närvaro av mindre grön infrastruktur som regnskogar, torra förvaringsdammar, och sandfilter. Båda vattendelarna övervakades före och efter utvecklingen för att se effekterna av grön infrastruktur, och båda ligger nära en väderövervakningsstation med klimatdata som är lättillgängliga.

"Grön infrastruktur består av saker med ett mycket mindre fotavtryck än ett dagvattenbassäng, men det finns fler av dem i vattendelen, så det gäller att mäta den aggregerade effekten av många små saker i en vattendelare snarare än en eller två stora saker i en annan vattendelare, "säger Pavao-Zuckerman." Samarbetet med USGS för att ha en bra datakälla i vattendelarens skala och att hitta rätt modell för frågan var nyckeln. "

För att modellera framtida klimatförändringsscenarier för dessa två vattendrag, Pavao-Zuckerman och Giese tog hjälp av Adel Shirmohammadi, professor och docent i College of Agriculture &Natural Resources. "Tillsammans, vi kunde använda USGS -data för att träna mark- och vattenbedömningsverktyget eller SWAT -modellen, med beaktande av vattendelarnas geografi, backe, jordtyp, ogenomtränglig yta, byggt kontra öppet utrymme, och andra parametrar för att avgöra hur mycket nederbörd som faktiskt blir avrinning eller översvämningsrisk, "säger Pavao-Zuckerman.

Med denna modell, Pavao-Zuckerman och Giese kunde sedan ta projektionsdata om klimatförändringar för ökad stormfrekvens och nederbörd för att köra en mängd framtida scenarier och se hur dessa olika vattendelar skulle hantera. "Vi har redan sett en betydande ökning av nederbörden i dag, så vi blev förvånade över att se att vårt utgångsläge för dagens mått redan såg effekterna av ökat regn, "säger Pavao-Zuckerman.

I sista hand, Pavao-Zuckerman och Giese fann att vattendelen med mer grön infrastruktur kunde buffra och absorbera mer av den ökade nederbörden än den mer traditionellt utformade vattendelen med större dagvattenbassänger. Dock, med större eller mer intensiva regnhändelser, båda systemen lyckades inte hantera regnmängden framgångsrikt. "Vi ser fler stora stormhändelser så antingen är systemen överväldigade eller fortfarande mättade när nästa stormhändelse kommer, "säger Pavao-Zuckerman." Så det är verkligen de större regnhändelserna där vi ser att saker inte fungerar lika bra, och det gäller delvis för att vi vet att med klimatförändringar kommer dessa mer intensiva händelser att bli vanligare. Detta pekar på behovet av att planera för dessa mer intensiva väderhändelser i dagvattenhanteringsinfrastrukturen. "

För att bekämpa denna fråga, Pavao-Zuckerman och Giese fann att ökad kapacitet för några av de befintliga systemen eller ökad närvaro av grön infrastruktur i vattendelarna gjorde dem mer motståndskraftiga mot framtida extrema regnhändelser. Med det i åtanke, Pavao-Zuckerman och Giese arbetade med Amanda Rockler, specialist på restaurering av vattendelare och senioragent med UMD Extension och Maryland Sea Grant Program, för att ge insikt om vad som var genomförbart. "Vårt arbete gör att vi kan se vad den extra avkastningen på investeringen i dessa olika klimat- och dagvattenhanteringsscenarier kan vara, "säger Pavao-Zuckerman." Det är mer konkret än att bara säga att mer grön infrastruktur är bättre, vilket inte är praktiskt och kan ha en kostnad-nytta-avvägning. "