När orkanen Ida dånade till land i Louisiana förra månaden, ett system av översvämningar, vallar, och pumpar höll till stor del vattnet borta från New Orleans. Naturliga barriärer som våtmarker, öar, och även ostronrev spelade också en roll genom att fungera som "farthinder" som dämpade stormens nedslag.

Medan både naturliga och konstgjorda system har sina gränser, grå infrastruktur – strandvallar, bryggor, vallar — kommer med höga underhållskostnader, kan öka erosion, eller kan till och med oavsiktligt hålla kvar vatten. Inkludera grön infrastruktur – stränder, sanddyner, öar, våtmarker – i översvämningsskyddsplaner tillsammans med grå infrastruktur kan skydda samhällen, minska underhållet, och ge ytterligare sociala och miljömässiga fördelar.

"Naturliga barriärer erbjuder en annan försvarslinje som kan hjälpa till att skydda infrastrukturen, sa Katie Arkema, en jordforskare vid Pacific Northwest National Laboratory (PNNL).

Men hur sätter man en prislapp på värdet av att undvika översvämningsrisk genom återställande av våtmarker, eller bedöma de ekonomiska fördelarna med ökad biologisk mångfald av att återställa ett rev? Tills nu, det har inte varit heltäckande, internationell vägledning om hur man jämför kostnaderna och fördelarna med grå kontra grön infrastruktur.

För att möta denna utmaning, Arkema var nyligen medförfattare till en 1, 000-sidig rapport som beskriver riktlinjer för naturliga och naturbaserade funktioner för hantering av översvämningsrisk, en internationell insats som leds av U.S. Army Corps of Engineers.

Strandvallar eller sjögräs - vilket är billigast? Det beror på.

Under 2005, efter orkanen Katrina lämnade New Orleans under vattnet, staden uppgraderade sina vallar, översvämningsportar och pumpsystem, till en kostnad av 14,5 miljarder dollar. När Ida kom i land exakt 16 år senare, det nya systemet fungerade.

USA har mer än 30, 000 miles av vallar som avvärjer skador för miljarder dollar årligen. Men de kommer också med en rejäl prislapp.

Vid 60 års ålder i genomsnitt, många vallar kräver dyrt löpande underhåll. De ger också en falsk känsla av säkerhet som en valv kommer att skydda mot en kraftig storm, känd som en "levee-effekt". Och sedan är det förlusten av livsmiljöer från att bygga dem i första hand.

"Målet är att använda naturbaserade metoder när det är möjligt, och vi vill inte förstöra våtmarker för att bygga fler strandvallar. Faktiskt, naturliga system kan faktiskt hjälpa till att skydda våra grå infrastrukturinvesteringar, sa Arkema.

Till exempel, forskning från Mexikanska golfen visar att grön infrastruktur kan avvärja 40 % av kustrisken i samband med klimatförändringar, landsättningar, och kustutveckling. Och när det gäller skador som undviks från översvämningar, våtmarker och lokala vallar erbjuder ungefär samma mängd skydd. Än, restaurering kostar ungefär en tiondel av vad en lokal vall gör. Plus, fördelarna går utöver fysiskt skydd – våtmarker absorberar också atmosfäriskt kol eller ger uppväxtplatser för unga laxar.

Staplad med grå infrastruktur, det är ganska bra odds.

"Det krävs fortfarande resurser för att återställa ekosystem. Men det finns inte samma underhållskostnader som traditionell grå infrastruktur ofta kräver, ", sa Arkema. "Naturliga system ger också fördelar, inklusive ekonomiskt värde, genom saker som ökat fiske, fastighetsvärde, turism, eller rekreation."

Ett fall för att bli grön

Efter att superstormen Sandy slog in i New York och ödelade Staten Island, staten tilldelade 60 miljoner dollar till Living Breakwaters-projektet för att återställa ostronrev som en gång skyddade området. Rev dämpar vågenergin samtidigt som de ger livsmiljö för marint liv.

Ur ekonomisk synpunkt, restaurering av ostronrev förhindrar dubbelt så stor skada från stormar, ändå kostar det fem gånger mindre än att höja bostäder – ett vanligt tillvägagångssätt i viken och Atlantkusten. Det tar inte ens hänsyn till förmåner som är svåra att sätta en prislapp på, som biologisk mångfald eller samhälleligt välbefinnande.

"Människor vill inte bara skyddas från översvämningar, de vill också fånga fisk, promenad på stranden, eller njut av en fantastisk utsikt. Det här är fördelar vi kanske inte får av grå infrastruktur, sa Arkema.

Exempel som Living Breakwaters-projektet pågår över hela landet:Louisiana enbart spenderar 1 miljard dollar på kustrestaurering.

Vägning av avvägningar

Det finns inte en lösning som passar alla för översvämningsskydd, och strategier beror på projektkostnad, hur brådskande det behövs, antalet personer i riskzonen, och om saker som biologisk mångfald eller turism är prioriterade.

"Om vi ​​bygger ny infrastruktur för att skydda samhällen från översvämningar, blir vi gröna eller blir vi gråa? Eller gör vi någon kombination av båda?" sa Arkema. "Det är frågorna som många samhällen står inför just nu."

Underhållskostnaderna för grå infrastruktur kan bli högre, men avvägningen är att naturliga system ofta behöver mer tid för att fungera fullt ut.

Med 40 % av den amerikanska befolkningen som bor i kustområden och klimatförändringsrelaterade extrema händelser förväntas öka, ingenjörer och planerare kommer att fortsätta brottas med balansen mellan grönt och grått.