I årtionden, de låglänta kvarteren längs San Francisco Bay har upplevt kustnära översvämningar och de efterföljande trafikstörningarna. Men en ny beräkningsmodell av Stanford-forskare avslöjar att, på grund av vägnätens karaktär i regionen, pendlare som bor utanför översvämningsområdena kan uppleva några av de största pendlingsförseningarna.

Genom att integrera trafikmodeller med regionala översvämningskartor, forskare har visat hur pendlingsstörningar i San Francisco Bay Area sprider sig väsentligt inåt landet, skapa längre förseningar för samhällen med glesa vägnät än för de i översvämningsområdena. Klimatförändringarna förvärrar situationen genom att öka sannolikheten för extrema händelser som översvämningar. Forskningen, publicerad 5 augusti in Vetenskapens framsteg , avslöjar att mätning av vägnätstätheten kan vara viktigare för att förstå samhällets motståndskraft mot översvämningsrelaterade pendlingsförseningar än faktisk exponering för översvämningar.

"Inom katastrofvetenskap, vi brukar säga att faran är elefanten i rummet och de andra sakerna är detaljer, men den här studien säger att elefanten i rummet verkligen är den befintliga strukturen, den befintliga sårbarheten, " sa seniorförfattaren Jenny Suckale, en biträdande professor i geofysik vid Stanford University's School of Earth, Energi- och miljövetenskaper (Stanford Earth). "I detta fall, det är glesheten i vägnätet."

Studien är den första som kvantifierar indirekta effekter av översvämningar i Bay Area, som är mycket svårare att mäta än direkta effekter, som kostnaderna för översvämningsskador på byggnader, enligt Suckale. Att reda ut de indirekta effekterna av faror har blivit ett allt viktigare direktiv från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) i planeringen av framtida klimatscenarier, inklusive havsnivåhöjning som kommer att öka kustöversvämningarna.

Troliga översvämningsscenarier vid kusten

Forskarna modellerade hur översvämningar kommer att påverka enskilda pendlare under de kommande 20 åren genom att integrera vägnätet, folkräkning och trafikdata från perioden 2010-20 med regionala översvämningskartor från programmet Adapting to Rising Tides, som utformades för att underlätta planeringen av anpassningen till havsnivåhöjningen.

"Vi gjorde inga antaganden om hur befolkningstillväxt eller pendlare skulle förändras under de kommande två decennierna, " sa huvudförfattaren Indraneel Kasmalkar, en ingenjörsdoktor. kandidat knuten till Stanford Institute for Computational and Mathematical Engineering (ICME). "Och om det blir betydande förändringar i pendlingsmönstren, vi kan uppdatera våra simuleringar därefter."

Modellerna inkluderar trafik från privata fordon under pendlingar under högtrafik på morgonen med en baslinje för inga översvämningar och vattennivåer på 12 tum, 24 tum och 36 tum. Dessa nivåer kan nås genom olika miljöförhållanden, som en stormflod som slår under högvatten, säsongsbetonad vattennivåvariation som El Niño Southern Oscillation, höjning av havsnivån eller kombinationer av dessa förhållanden.

"Dessa vattennivåer kommer med stor sannolikhet att inträffa under de kommande två eller tre decennierna, " sa Suckale. "Detta är inte något rent hypotetiskt, värsta tänkbara scenariot – det här är väl inom vad vi kan förvänta oss att se. Problemet är här, och vi har en möjlighet att göra något åt ​​det."

Med en bred vy

Forskarna blev förvånade över att finna att pendlingseffekterna var så frikopplade från farans natur. Till exempel, invånare i Santa Rosa i North Bay – mer än 20 mil bort från buktens kustlinje – möttes av fler pendlingsförseningar än människor som bodde på halvön.

Vid 12-tums vattennivån, 20 till 50 procent av invånarna i staden Santa Rosa skulle drabbas av översvämningsrelaterade pendlingsförseningar på 30 minuter eller mer. Men mindre än 5 procent av invånarna i Silicon Valley – nämligen Santa Clara och San Mateo län – skulle möta liknande förseningar, även vid 36-tums vattennivån. Denna skillnad är ett resultat av skillnaderna i de underliggande vägnäten. Silicon Valley har ett tätt vägnät med flera potentiella rutter, medan North Bay-regionen har ett relativt glest vägnät.

Simuleringarna presenterar olika möjliga scenarier så att planerare kan undersöka vad som kan hända vid varierande vattennivåer. Fynden tyder på att andra faror, som skogsbränder eller orkaner, skulle också främst orsaka förseningar i regioner med liknande vägnätsegenskaper.

"Dessa indirekta effekter som vi är så oroliga för kanske inte ens är så riskberoende, "Suckale sa. "De kan faktiskt vara ganska lika för olika faror bara för att de inte bara drivs av själva faran."

Resultaten belyser vikten av att skapa hållbara metoder på ett brett, regional nivå snarare än lokalt, vilket ofta är hur klimatanpassningspolitiken genomförs.

"Vi måste expandera för att ha olika samhällen som pratar med varandra och för att förstå konsekvenserna bortom bara områden med översvämningar, " sa medförfattaren Katy Serafin, som forskade för projektet medan han var postdoktor i Suckales labb.

"Om folk inte tror att problemet påverkar dem, de kanske är mindre villiga att stödja anpassningsprojekt som kan vara till nytta för en stor uppsättning människor över hela Bay Area, sa Serafin, som nu är biträdande professor i geografi vid University of Florida.

Tänker lokalt

Forskningsprojektet bildades genom en årslång serviceinlärningskurs läsåret 2017-18, Forma framtiden för Bay Area.

Suckale, som instruerar kursen tillsammans med medförfattaren och geofysikföreläsaren Derek Ouyang, sa att hon var förvånad över att flera intressenter antog att bara människor som bor inom områdena för översvämning skulle påverkas. Dessa samtal betonade vikten av att utforska översvämningseffekterna i Bay Area, Hon sa.

Medförfattarna samarbetade med intressenter inklusive Metropolitan Transportation Commission och Bay Conservation and Development Commission genom Stanford Future Bay Initiative, ett Stanford forsknings- och utbildningssamarbete grundat av Suckale.

De intervjuade också samhällsmedlemmar, som invånare i East Palo Alto som är oroade över att trafiken omdirigeras ökar sannolikheten för olyckor i deras grannskap. I vissa delar av Bay Area, invånare har fått rutter borttagna från navigationsappar för att minska översvämningstrafiken, men låginkomstsamhällen kanske inte har lätt tillgång till sådana alternativ, sa Suckale.

"På en mycket grundläggande nivå, Jag tror att den här forskningen frågar vem som påverkas av dessa faror, "Suckale sa. "Vi måste tänka på hur vi hanterar översvämningstrafik och hur vi ser till att samhällen som redan är missgynnade inte lider oproportionerligt mycket av detta."