När klimatförändringarna fortsätter att värma upp planeten förväntar sig forskarna att naturliga faror som översvämningar kommer att öka. Stadsöversvämningar kan orsakas av extrema nederbördshändelser, stormfloder eller högvatten, med farliga och dyra konsekvenser för folkhälsan och infrastrukturen.

Översvämningsrisker i städer kompliceras av städernas heterogenitet – olika typer av markanvändning, utveckling, ytor och dräneringssystem kan alla förändra hur vattnet rör sig. Översvämningar kan lokaliseras till områden så specifika som ett kvarter eller ett gathörn och ändras snabbt, vilket gör det svårt att övervaka hyperlokala översvämningar fördelade över en stad i realtid.

Crowdsourced översvämningsrapporter från medborgare (som inlägg på sociala medier) är användbara under sådana händelser, men täckningen och noggrannheten kan vara ojämn eftersom de kräver mänskliga vittnen för att registrera händelser. Vissa vattennivåsensorer innebär logistiska utmaningar. Till exempel är trycksensorer installerade i avlopp känsliga för skador och kräver frekvent underhåll. Befintlig kamerabaserad avkänning kräver ibland hög effekt eller ger bilder av låg kvalitet.

I en ny studie publicerad i Water Resources Research , Charlie Mydlarz och kollegor presenterar en design för en låg kostnad, exakt och robust översvämningssensor som kan användas i städer.

De soldrivna sensorerna är en del av ett projekt som kallas FloodNet, ett kooperativ i New York City som utvecklar en kombination av hårdvara, programvara med öppen källkod, visualisering och verktyg för samhällsengagemang för att tillhandahålla realtids- och kvantitativ översvämningsinformation till olika intressenter, inklusive staden byråer, gemenskapsmedlemmar och forskare.

Sensorerna kan enkelt monteras på gatuskyltstolpar eller väggar och de mäter vattendjup med bättre än 25 millimeters noggrannhet med hjälp av en ultraljudsavståndsmätare. Sensorerna överför data till en central server varje minut med hjälp av ett Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) eller ett cellulärt nätverk, vilket gör att de kan installeras oberoende av befintlig nätverksinfrastruktur. Den totala kostnaden för varje sensor är cirka 200 USD.

Forskarna skapade en informationspanel som riktar sig till allmänheten som gör det möjligt för samhällsmedlemmar och stadsbyråpersonal att visualisera data i nära realtid och få tillgång till historisk data. Varningar kan utlösas för att varna samhällsmedlemmar och räddningspersonal när översvämningar upptäcks.

Hittills har teamet distribuerat 87 FloodNet-sensorer över alla fem stadsdelar i New York City, som registrerade 360 ​​översvämningshändelser mellan oktober 2020 och maj 2023. Teamet finjusterar nu dataanalysverktyg och trösklar för översvämningsdetektering och utökar sensornätverket . De noterade att deras mål är att släppa översvämningsdata till intressenter i realtid, med målet att göra denna data meningsfull för användbar användning.

Mer information: Charlie Mydlarz et al, FloodNet:Lågkostnadsultraljudssensorer för realtidsmätning av hyperlokala översvämningar på gatunivå i New York City, Water Resources Research (2024). DOI:10.1029/2023WR036806

Journalinformation: Vattenresursforskning

Tillhandahålls av Eos

Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.