Die NYU baut im New Yorker Stadtteil Gowanus ein Ultraschall-Überschwemmungssensor-Netzwerk auf

PLeute haben welche gemacht 760 Millionen Fahrten mit der New Yorker U-Bahn im vergangenen Jahr. Zugegeben, das ist unten von ungefähr 1.7 Billionen Ausflüge, vor der Pandemie, aber immer noch weit hinter den beiden nächsten größten Transitsystemen zurück – DCs Metro und die Chicago Transit Authority – kombiniert. Also, wenn große Stürme, wie die Überreste des Hurrikans Ida im letzten Jahr, Nor'easter, heftige Regengüsse oder anschwellende Fluten überschwemmen die tief liegenden Küstengebiete und die Infrastruktur von New York, das ist eine große Sache.

Und es ist ein Geschäft, das dank des Klimawandels nur noch größer wird. Meeresspiegel rund um die Stadt haben bereits im letzten Jahrhundert einen Fuß gestiegen Laut dem New York City Panel on Climate Change wird bis Mitte des Jahrhunderts ein weiterer Anstieg um 8 bis 30 Zoll und bis 75 um bis zu 2100 zusätzliche Zoll erwartet. Um Stadtplanern, Rettungskräften und normalen Bürgern gleichermaßen dabei zu helfen, sich besser auf 100-jährige Stürme vorzubereiten, die jedes Paar zunehmend erleiden, forschen Forscher aus Urban Flooding Group der NYU haben ein Straßensensorsystem entwickelt, das steigende Gezeiten auf Straßen in Echtzeit verfolgen kann.

Die Stadt New York liegt auf einer Reihe tief liegender Inseln und war es auch den Wutausbrüchen mittelatlantischer Wirbelstürme ausgesetzt im Laufe seiner Geschichte. Berichten zufolge traf 1821 ein Hurrikan direkt über der Stadt ein und überschwemmte Straßen und Kais mit 13 Fuß hohen Wellen im Laufe von nur einer Stunde; Ein nachfolgender Cat I-Sturm im Jahr 1893 vernichtete dann alle Anzeichen von Zivilisation auf Hog Island, und ein Cat III zog über Long Island hinweg, tötete 200 Menschen und verursachte große Überschwemmungen. Die Dinge verbesserten sich nicht mit dem Aufkommen einer Sturm-Namenskonvention. Carol im Jahr 1954 verursachte auch stadtweite Überschwemmungen, Donna im Jahr 60 brachte eine 11-Fuß-Sturmflut mit sich und Ida im Jahr 2021 erlebte eine beispiellose Menge an Regen und anschließende Überschwemmungen in der Region. mehr als 100 Menschen getötet und Schäden in Höhe von fast einer Milliarde Dollar verursacht.

Wie die NYC-Planungsabteilung erklärt, arbeitet die Stadt bei der Festlegung von Bauvorschriften, Zoneneinteilung und Planung mit den Preliminary Flood Insurance Rate Maps (PFIRMs) der FEMA Berechnen Sie das Hochwasserrisiko eines Gebiets. PFIRMs decken Sie die Bereiche ab, in denen, „Es wird erwartet, dass Hochwasser während eines Hochwasserereignisses ansteigt, das mit einer jährlichen Wahrscheinlichkeit von 1 Prozent auftritt“, manchmal auch als 100-jährige Überschwemmungsebene bezeichnet. Seit 2016 fallen rund 52 Millionen Quadratfuß der Küste von NYC in diese Kategorie, was 400,000 Einwohner betrifft – mehr als die gesamte Bevölkerung von Cleveland, Tampa oder St. Louis. Bis 2050 wird sich dieser Wirkungsbereich voraussichtlich verdoppeln und die Wahrscheinlichkeit von 100-jährigen Überschwemmungen könnte sich verdreifachen, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Ihr Haus im Laufe einer 30-jährigen Hypothek mit erheblichen Überschwemmungen konfrontiert wird, von heute auf etwa 26 Prozent steigen würde fast 80 Prozent bis Mitte des Jahrhunderts.

Daher ist die Reaktion auf die heutigen Überschwemmungen bei gleichzeitiger Vorbereitung auf sich verschlechternde Ereignisse in der Zukunft eine entscheidende Aufgabe für die Verwaltung von NYC, die eine Koordination zwischen Regierung und NGOs auf lokaler, staatlicher und föderaler Ebene erfordert. FloodNet, ein Programm, das zuerst von der NYU gestartet und mit Hilfe von CUNY erweitert wurde, arbeitet auf hyperlokaler Ebene, um einen straßenweisen Überblick über Überschwemmungen in einem bestimmten Viertel zu bieten. Das Programm begann mit der Urban Flooding Group der NYU.

„Wir entwerfen, bauen und implementieren im Wesentlichen kostengünstige Sensoren zur Messung von Überschwemmungen auf Straßenebene“, Dr. Andrea Silverman, Umweltingenieurin und außerordentliche Professorin an der NYU Fachbereich Bau- und Stadtingenieurwesen, Sagte Engadget. „Die Idee ist, dass es dringend benötigte quantitative Daten liefern kann. Vor FloodNet gab es keine quantitativen Daten zu Überschwemmungen auf Straßenebene, sodass die Menschen nicht wirklich wussten, wie oft bestimmte Orte überschwemmt wurden – zum Beispiel die Dauer der Überschwemmungen, die Tiefe, die Häufigkeit des Einsetzens und des Abflusses.“

„Und das sind alles Informationen, die zum einen für die Infrastrukturplanung, aber auch für das Notfallmanagement hilfreich sind“, fährt sie fort. „Wir haben also unsere Daten zur Verfügung, sie senden Benachrichtigungen an interessierte Personen, wie den Nationalen Wetterdienst und das Notfallmanagement, um ihre Reaktion zu informieren.“

FloodNet befindet sich derzeit in der frühen Entwicklung mit nur 23 Sensoreinheiten, die auf 8 Fuß hohen Pfosten im gesamten Gowanus-Viertel in Brooklyn errichtet wurden, obwohl das Team hofft, dieses Netzwerk innerhalb des nächsten halben Jahrzehnts auf mehr als 500 Einheiten in der ganzen Stadt auszudehnen. Jeder FloodNet-Sensor ist ein in sich geschlossenes, solarbetriebenes System, das Ultraschall als unsichtbaren Entfernungsmesser verwendet – wenn das Hochwasser steigt, schrumpft der Abstand zwischen der Straßenoberfläche und dem Sensor, die Berechnung der Differenz zwischen dieser und den Basismesswerten zeigt, wie viel Wasser vorhanden ist Niveau ist gestiegen. Das NYU-Team entschied sich für eine ultraschallbasierte Lösung und nicht für, sagen wir, LiDAR oder RADAR, da die Ultraschalltechnologie etwas kostengünstiger ist und fokussiertere Rückgabedaten liefert, sowie genauer ist und weniger Wartung erfordert als ein einfacher Kontaktwassersensor.

Die von jedem Sensor erzeugten Daten werden drahtlos mit einem LoRa-Transceiver an einen Gateway-Hub übertragen, der von jedem Sensor innerhalb eines Umkreises von einer Meile abrufen und über das Internet an die FloodNet-Server übertragen kann. Die Daten werden dann in Echtzeit auf dem angezeigt FloodNet-Homepage.

„Die Stadt hat viel in Vorhersagemodelle investiert, [die schätzen], wo sie bei einer bestimmten Regenmenge überfluten oder die Flut zunehmen würde“, sagte Silverman. Sensoren müssen nicht an jeder Ecke installiert werden, um am effektivsten zu sein, betonte sie. Es gebe „bestimmte Standorte, die zum Beispiel aufgrund der Topologie oder wegen des Kanalnetzes oder wegen der Nähe zur Küste eher hochwassergefährdet sind. Und so verwenden wir diese Modelle, um zu versuchen, ein Gefühl für Orte zu bekommen, an denen es möglicherweise am anfälligsten für Überschwemmungen ist“, und um die Anwohner mit Informationen aus erster Hand über wahrscheinliche Überschwemmungsgebiete zu erreichen.

Um das Programm weiter ausrollen zu können, müssen die Sensoren leicht umgestaltet werden, stellte Silverman fest. „Bei der nächsten Version des Sensors nehmen wir das, was wir aus unserer aktuellen Version gelernt haben, und machen ihn etwas besser herstellbar“, sagte sie. „Wir sind dabei, das zu testen, und dann hoffen wir, unsere erste Fertigungsrunde zu starten, und das wird es uns ermöglichen, zu expandieren.“

FloodNet ist ein Open-Source-Projekt, daher sind alle Sensorschemata, Firmware, Wartungsanleitungen und Daten frei verfügbar die GitHub-Seite des Teams. „Natürlich muss man über ein gewisses technisches Know-how verfügen, um sie bauen zu können – es ist derzeit vielleicht nicht so, dass jeder einen Sensor bauen, einsetzen und sofort online sein könnte, um einfach zu generieren die Daten, aber wir versuchen, dorthin zu gelangen“, räumte Silverman ein. „Irgendwann würden wir gerne an einen Ort kommen, an dem wir die Entwürfe so aufschreiben können, dass sich jeder damit befassen kann.“