Το NYU κατασκευάζει ένα δίκτυο αισθητήρων πλημμύρας υπερήχων στη γειτονιά Gowanus της Νέας Υόρκης

Pοι άνθρωποι έφτιαξαν μερικά 760 εκατομμύρια ταξίδια με το μετρό της Νέας Υόρκης πέρυσι. Σύμφωνοι, αυτό είναι κάτω από γύρω 1.7 τρισεκατομμύριο ταξίδια, πριν από την πανδημία, αλλά ακόμα ξεπέρασε κατά πολύ τα επόμενα δύο μεγαλύτερα συστήματα διαμετακόμισης — Μετρό της DC και η Αρχή Διαμετακόμισης του Σικάγου - σε συνδυασμό. Έτσι, όταν υπάρχουν μεγάλες καταιγίδες, όπως τα περσινά απομεινάρια του τυφώνα Ίντα, ούτε το Πάσχα, οι έντονες βροχοπτώσεις ή η φουσκωμένη παλίρροια βάλτους στις χαμηλές παράκτιες περιοχές και τις υποδομές της Νέας Υόρκης, είναι μεγάλη υπόθεση.

Και είναι μια συμφωνία που γίνεται μεγαλύτερη μόνο χάρη στην κλιματική αλλαγή. Τα επίπεδα της θάλασσας γύρω από την πόλη έχουν σηκώθηκε ήδη ένα πόδι τον περασμένο αιώνα με άλλη αύξηση 8 έως 30 ιντσών να αναμένεται μέχρι τα μέσα του αιώνα και έως και 75 επιπλέον ίντσες έως το 2100, σύμφωνα με την Επιτροπή Πόλης της Νέας Υόρκης για την Κλιματική Αλλαγή. Για να βοηθήσουν τους πολεοδόμους, τους ανταποκριτές έκτακτης ανάγκης και τους καθημερινούς πολίτες να προετοιμαστούν καλύτερα για τις καταιγίδες 100 ετών που συμβαίνουν όλο και περισσότερο σε κάθε ζευγάρι, ερευνητές από Urban Flooding Group του NYU έχουν αναπτύξει ένα σύστημα αισθητήρων σε επίπεδο δρόμου που μπορεί να παρακολουθεί την άνοδο της παλίρροιας του δρόμου σε πραγματικό χρόνο.

Η πόλη της Νέας Υόρκης βρίσκεται στην κορυφή μιας σειράς από χαμηλά νησιά και ήταν υπόκεινται στις μανίες των μεσοατλαντικών τυφώνων σε όλη την ιστορία του. Το 1821, ένας τυφώνας φέρεται να χτύπησε κατευθείαν πάνω από την πόλη, πλημμυρίζοντας δρόμους και προβλήτες με φουσκώματα ύψους 13 ποδιών να αυξάνονται κατά τη διάρκεια μιας μόλις ώρας. μια επακόλουθη καταιγίδα Cat I το 1893 έσκασε όλα τα σημάδια του πολιτισμού από το Hog Island και μια Cat III πέρασε πάνω από το Long Island, σκοτώνοντας 200 και προκαλώντας μεγάλες πλημμύρες. Τα πράγματα δεν βελτιώθηκαν με την εμφάνιση μιας σύμβασης ονομασίας καταιγίδας. Η Carol το 1954 προκάλεσε επίσης πλημμύρες σε όλη την πόλη, η Donna το '60 έφερε μια καταιγίδα 11 ποδιών μαζί της και η Ida το 2021 είδε μια άνευ προηγουμένου ποσότητα βροχοπτώσεων και τις επακόλουθες πλημμύρες στην περιοχή. σκοτώνοντας περισσότερους από 100 ανθρώπους και προκαλώντας ζημιές σχεδόν ενός δισεκατομμυρίου δολαρίων.

Όπως εξηγεί το Τμήμα Σχεδιασμού της Νέας Υόρκης, όταν πρόκειται για τον καθορισμό οικοδομικών κωδίκων, χωροταξίας και σχεδιασμού, η πόλη λειτουργεί βάσει των Προκαταρκτικών Χαρτών Ποσοστό Ασφάλισης Πλημμύρας (PFIRM) της FEMA για να υπολογίστε τον κίνδυνο πλημμύρας μιας περιοχής. PFIRMs καλύπτουν τις περιοχές όπου, «τα νερά πλημμύρας αναμένεται να αυξηθούν κατά τη διάρκεια μιας πλημμύρας που έχει 1 τοις εκατό ετήσια πιθανότητα να συμβεί», που μερικές φορές ονομάζεται πλημμυρική πεδιάδα 100 ετών. Από το 2016, περίπου 52 εκατομμύρια τετραγωνικά πόδια της ακτογραμμής της Νέας Υόρκης εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγοριοποίηση, επηρεάζοντας 400,000 κατοίκους — περισσότερους από ό,τι το σύνολο των πληθυσμών του Κλίβελαντ, της Τάμπα ή του Σεντ Λούις. Μέχρι το 2050, αυτή η περιοχή επίδρασης αναμένεται να διπλασιαστεί και η πιθανότητα να συμβούν πλημμύρες 100 ετών θα μπορούσε να τριπλασιαστεί, πράγμα που σημαίνει ότι οι πιθανότητες ότι το σπίτι σας θα αντιμετωπίσει σημαντικές πλημμύρες κατά τη διάρκεια μιας 30ετούς υποθήκης θα αυξηθεί από περίπου 26 τοις εκατό σήμερα σε σχεδόν 80 τοις εκατό μέχρι τα μέσα του αιώνα.

Ως εκ τούτου, η ανταπόκριση στις σημερινές πλημμύρες ενώ προετοιμάζεται για χειρότερα γεγονότα στο μέλλον είναι ένα κρίσιμο καθήκον για τη διοίκηση της Νέας Υόρκης, που απαιτεί συντονισμό μεταξύ κυβερνητικών και ΜΚΟ σε τοπικό, πολιτειακό και ομοσπονδιακό επίπεδο. Το FloodNet, ένα πρόγραμμα που ξεκίνησε πρώτα από το NYU και επεκτάθηκε με τη βοήθεια του CUNY, λειτουργεί σε υπερτοπικό επίπεδο για να παρέχει μια ματιά από δρόμο προς δρόμο για τις πλημμύρες σε μια δεδομένη γειτονιά. Το πρόγραμμα ξεκίνησε με το Urban Flooding Group του NYU.

«Ουσιαστικά σχεδιάζουμε, κατασκευάζουμε και αναπτύσσουμε αισθητήρες χαμηλού κόστους για τη μέτρηση της πλημμύρας στο επίπεδο του δρόμου», δήλωσε η Δρ Andrea Silverman, μηχανικός περιβάλλοντος και αναπληρωτής καθηγητής στο NYU. Τμήμα Πολιτικών και Πολεοδομικών Μηχανικών, είπε στους Engadget. «Η ιδέα είναι ότι μπορεί να παρέχει ποσοτικά δεδομένα που είναι εξαιρετικά απαραίτητα. Πριν από το FloodNet, δεν υπήρχαν ποσοτικά δεδομένα για τις πλημμύρες στο επίπεδο του δρόμου, επομένως οι άνθρωποι δεν είχαν πραγματικά πλήρη αίσθηση του πόσο συχνά πλημμύριζαν ορισμένες τοποθεσίες - για παράδειγμα τη διάρκεια των πλημμυρών, το βάθος, τους ρυθμούς έναρξης και την αποστράγγιση».

«Και όλες αυτές είναι πληροφορίες που είναι χρήσιμες για τον σχεδιασμό της υποδομής, για έναν, αλλά και για τη διαχείριση έκτακτης ανάγκης», συνέχισε. «Έχουμε λοιπόν τα δεδομένα μας διαθέσιμα, στέλνουν ειδοποιήσεις για να δουν άτομα που ενδιαφέρονται, όπως η Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία και η διαχείριση έκτακτης ανάγκης, για να βοηθήσουν στην ενημέρωση της απάντησής τους».

Το FloodNet βρίσκεται επί του παρόντος σε πρώιμη ανάπτυξη με μόλις 23 μονάδες αισθητήρων που έχουν ανεγερθεί σε στύλους ύψους 8 ποδιών σε όλη τη γειτονιά Gowanus στο Μπρούκλιν, αν και η ομάδα ελπίζει να επεκτείνει αυτό το δίκτυο σε περισσότερες από 500 μονάδες σε όλη την πόλη μέσα στην επόμενη μισή δεκαετία. Κάθε αισθητήρας FloodNet είναι ένα αυτόνομο σύστημα ηλιακής ενέργειας που χρησιμοποιεί υπερήχους ως αόρατο αποστασιόμετρο — καθώς τα νερά της πλημμύρας ανεβαίνουν, η απόσταση μεταξύ της επιφάνειας του δρόμου και του αισθητήρα συρρικνώνεται, ο υπολογισμός της διαφοράς μεταξύ αυτού και οι μετρήσεις βάσης δείχνουν πόσο το νερό επίπεδο έχει ανέβει. Η ομάδα του NYU επέλεξε μια λύση που βασίζεται σε υπερήχους και όχι, για παράδειγμα, το LiDAR ή το RADAR, επειδή η τεχνολογία υπερήχων είναι ελαφρώς φθηνότερη και παρέχει πιο εστιασμένα δεδομένα επιστροφής, καθώς και ότι είναι πιο ακριβής και απαιτεί λιγότερη συντήρηση από έναν βασικό αισθητήρα νερού επαφής.

Τα δεδομένα που παράγει κάθε αισθητήρας μεταδίδονται ασύρματα χρησιμοποιώντας έναν πομποδέκτη LoRa σε έναν κόμβο πύλης, ο οποίος μπορεί να τραβήξει από οποιονδήποτε αισθητήρα σε ακτίνα ενός μιλίου και να τον προωθήσει μέσω του Διαδικτύου στους διακομιστές FloodNet. Στη συνέχεια, τα δεδομένα εμφανίζονται σε πραγματικό χρόνο στο Αρχική σελίδα FloodNet.

«Η πόλη έχει επενδύσει πολλά σε προγνωστικά μοντέλα [εκτίμησης] πού θα πλημμυρίσει με μια συγκεκριμένη ποσότητα βροχής ή θα αυξηθεί η παλίρροια», είπε ο Σίλβερμαν. Δεν χρειάζεται να εγκατασταθούν αισθητήρες σε κάθε γωνία για να είναι πιο αποτελεσματικοί, επεσήμανε. Υπάρχουν «ορισμένες τοποθεσίες που είναι πιο πιθανό να είναι επιρρεπείς στις πλημμύρες λόγω τοπολογίας ή λόγω του αποχετευτικού δικτύου ή λόγω γειτνίασης με την ακτή, για παράδειγμα. Και έτσι χρησιμοποιούμε αυτά τα μοντέλα για να προσπαθήσουμε να αποκτήσουμε μια αίσθηση τοποθεσιών όπου μπορεί να είναι πιο επιρρεπείς στις πλημμύρες», καθώς και να προσεγγίσουμε τους κατοίκους της περιοχής με γνώση από πρώτο χέρι για πιθανές περιοχές πλημμύρας.

Προκειμένου να αναπτυχθεί περαιτέρω το πρόγραμμα, οι αισθητήρες θα πρέπει να υποστούν έναν ελαφρύ επανασχεδιασμό, σημείωσε ο Silverman. «Η επόμενη έκδοση του αισθητήρα, παίρνουμε ό,τι μάθαμε από την τρέχουσα έκδοση και τον κάνουμε λίγο πιο κατασκευάσιμο», είπε. «Βρισκόμαστε στη διαδικασία δοκιμής αυτού και στη συνέχεια ελπίζουμε να ξεκινήσουμε τον πρώτο γύρο παραγωγής μας, και αυτό θα μας επιτρέψει να επεκταθούμε».

Το FloodNet είναι μια επιχείρηση ανοιχτού κώδικα, επομένως όλα τα σχήματα αισθητήρων, το υλικολογισμικό, οι οδηγοί συντήρησης και τα δεδομένα είναι ελεύθερα διαθέσιμα στο σελίδα GitHub της ομάδας. «Προφανώς χρειάζεται να έχετε κάποιο είδος τεχνικής τεχνογνωσίας για να μπορέσετε να τα κατασκευάσετε — μπορεί να μην είναι αυτή τη στιγμή όπου οποιοσδήποτε θα μπορούσε να κατασκευάσει έναν αισθητήρα, να τον αναπτύξει και να συνδεθεί αμέσως, από την άποψη ότι μπορεί να δημιουργήσει τα δεδομένα, αλλά προσπαθούμε να φτάσουμε εκεί», παραδέχτηκε ο Σίλβερμαν. «Τελικά θα θέλαμε να φτάσουμε σε ένα μέρος όπου μπορούμε να έχουμε τα σχέδια γραμμένα με τρόπο που ο καθένας μπορεί να το προσεγγίσει».