Regeringar som bygger försvar mot stigande hav kan faktiskt öka sina medborgares risk att bli översvämmade – om de inte tar hänsyn till "paradoxen för säker utveckling, " enligt en expert på översvämningsskydd.

Professor Jeroen Aerts, en hydrolog vid Institutet för miljöstudier vid Vrije University i Nederländerna, säger att när en stad bygger en försvarsmur eller vallar, det kan få medborgarna att känna sig så trygga att de faktiskt strömmar för att bo eller utveckla företag i det skyddade området. Vad mer, de bryr sig inte om att installera ett eget översvämningsskydd.

Detta innebär att när sällsynta – men oundvikliga – extrema översvämningar inträffar kan skadorna bli kolossala.

Det är bara ett sätt på vilket modeller för översvämningsskydd kan underskatta – och ibland överskatta – de verkliga konsekvenserna av höjning av havsnivån, säger prof. Aerts. Och det händer för att fysikaliska forskare misslyckas med att integrera mänskligt beteende i sina modeller.

Prof. Aerts leder ett team som försöker ändra detta med hjälp av tekniken agentbaserad modellering som försöker reproducera komplexa fenomen som mänskligt beteende. De använder programvara som skapar autonoma beslutsfattande enheter som kallas agenter, som var och en bedömer sin situation och fattar ett beslut baserat på en uppsättning regler som har hämtats från undersökningsdata och beslutsteori.

Förra året, de publicerade en artikel som underströk problemet med paradoxen för säker utveckling. Genom att modellera vad som är känt om hur människor beter sig när regeringar installerar översvämningsskydd där de bor och arbetar, Teamet visade att "effekten av extrema översvämningshändelser ökar avsevärt när regeringar tillhandahåller höga skyddsnivåer, särskilt i stora storstadsområden."

Men studien fortsatte med att visa att regeringar "till stor del kunde motverka" denna effekt om de samtidigt främjade politik som uppmuntrar människor att översvämningssäkra sina byggnader.

Migration

Prof. Aerts tror att fysikaliska forskares misslyckande att ta hänsyn till mänskligt beteende också kan ha fått dem att missbedöma i vilken grad översvämningar kommer att driva på migration. Vad mer, det betyder att de inte identifierar exakt var det skulle vara bäst att rikta in hjälpen, eftersom modellerna inte skiljer tillräckligt mellan de som kommer att klara av att ta hand om sig själva och de som inte gör det.

Havsnivåhöjningen kommer, det är vanligt att förutsäga, fördriva 187 miljoner människor år 2100. Men siffran, som kommer från en studie från 2011, är kontroversiellt.

"De flesta modelleringsstudier som handlar om översvämningsrisk eller havsnivåhöjning använder en uppifrån-och-ned-strategi, ", sa prof. Aerts. "Du har långsiktiga scenarier - som hur många centimeter kommer havsnivån att stiga, och vad kommer den exponerade befolkningen att vara ... och du försöker uppskatta effekten." Sedan, han sa, modellerna körs om för att inkludera effekterna av olika anpassningsåtgärder, såsom vallar eller hanterad reträtt, varefter forskare gör en kostnads-nyttoanalys.

Men, Prof. Aerts sa, "de glömmer (frågar) vad är sannolikheten att den här vallen kommer att byggas? Eller vad är sannolikheten att människor drar sig tillbaka? Så de tar inte hänsyn till den mänskliga beteendefaktorn som avgör om denna åtgärd kommer att genomföras eller inte.

"Naturvetare glömmer bort hela den samhällsvetenskapliga aspekten av det."

Faktorer som ignoreras inkluderar bevis på att människors beslut att migrera, eller att stanna kvar och försvara sitt land, variera med deras förmögenhet, ålder, riskuppfattning, regeringens förtroende och attityder till individuell frihet.

Samhällsvetare

Prof. Aerts säger att hans team nu vänder på modellerna, i ett nytt projekt som kallas COASTMOVE. De integrerar en global riskmodell för kustnära översvämningar med en agentbaserad modell för att simulera hur regeringar, privata aktörer som försäkringsbolag, och individer agerar och påverkar varandra.

En annan skillnad är att samhällsvetare matar in data i projektet.

"De ger mig information om under vilka förhållanden människor kommer att genomföra en viss åtgärd, från individnivå till högre aggregerad myndighetsnivå, " sa prof. Aerts.

En del av denna information kommer från redan existerande undersökningar om vad som driver människor att migrera eller på annat sätt reagera på översvämningar. Resten kommer att samlas in från nya undersökningar i sex kustområden i Frankrike, Ghana, Marshallöarna, Förenta staterna, Vietnam och Bangladesh.

Övrig, mindre traditionella informationskällor kommer från data som redan samlats in via mobiltelefoner, Twitter-inlägg och till och med skattedeklarationer.

De kommer att använda data från Bangladesh, till exempel, där andra forskare har kunnat upptäcka, från anonymiserad mobiltelefondata, hur många människor har flytt från översvämningar, dit de reste, och hur snart de återvände. De kommer också att använda data som Prof. Aerts har samlat in under de senaste sex åren med hjälp av algoritmer för att övervaka tweets som nämner ordet "översvämning", på 20 olika språk. Detta ger dagliga översvämningskartor som ger "en ganska bra uppfattning om var vi kan förvänta oss de flesta av problemen, " han sa.

Mer data kommer från USA där man har kunnat dra slutsatser om migration efter översvämning från den plats varifrån människor har lämnat in sina årliga skattedeklarationer.

Sårbarheter

Genom att simulera adaptivt beteende, teamet hoppas kunna ge mer förfinade förutsägelser om i vilken grad en höjning av havsnivån kommer att orsaka migration – i form av 1x1 km ² globala migrationskartor.

Dr Bina Desai, chef för policy och forskning vid Internal Displacement Monitoring Centre i Genève, Schweiz, säger att havsnivåhöjningen kommer att medföra en mängd olika direkta och indirekta effekter, som kommer att påverka människor olika beroende på faktorer som ojämlikhet och fattigdom, som inte återspeglas tillräckligt i modellerna.

"Vad som behövs, om vi tänker på risken för migration och fördrivning, är modellering med ett mindre starkt fokus på faran och ett starkare fokus på underliggande sårbarheter och vad som förvärrar dem, " Hon sa.

"I princip, det är det enda sättet att göra det, " Dr. Desai sa om COASTMOVEs tillvägagångssätt. Även som en konceptuell modell, lägger hon till, det kommer att hjälpa till att räkna ut hur de många faktorerna hänger ihop.

"Nackdelen är att gå bortom den konceptuella modellen, ", tillade hon. "Om du vill översätta det till siffror så (när vi har provat det) fann vi att vi misslyckades eftersom alla indata inte kunde fyllas i med data.

"Men om de kan hitta ett sätt att göra det genom att (samla in tillräckligt med data), att använda proxyservrar och göra antaganden och på något sätt modellera det, då tycker jag att det är bra."

Hur förändras och stiger våra hav med klimatförändringarna och smältningen av jordens istäcken? Detta är den sista berättelsen i en serie i tre delar som tittar på det förflutna, nuvarande och framtid för extrem havsnivåhöjning. I del ett, vi tittade på vad den sista interglacialen kan berätta för oss om extrem havsnivåhöjning och i del två tittade vi på ökningen av atmosfäriska 'meteotsunamis'.