NYU gradi omrežje ultrazvočnih senzorjev poplav v soseski Gowanus v New Yorku

Pljudje so naredili nekaj 760 milijonov voženj z newyorško podzemno železnico lani. Resda, to je od okolice 1.7 bilijona izleti, pred pandemijo, vendar še vedno daleč prehiteva naslednja dva največja tranzitna sistema — DC metro in Chicago Transit Authority — kombinirano. Torej ob večjih nevihtah, kot lanski ostanki orkana Ida, severovzhodniki, močni nalivi ali naraščajoče plime zajamejo nizko ležeča obalna območja in infrastrukturo New Yorka, je to velika stvar.

In to je posel, ki zaradi podnebnih sprememb postaja samo še večji. Morske gladine okoli mesta imajo v prejšnjem stoletju že dvignila z nadaljnjim povečanjem od 8 do 30 palcev do sredine stoletja in do 75 dodatnih palcev do leta 2100, glede na Newyorško mestno skupino za podnebne spremembe. Raziskovalci iz Skupina za urbane poplave NYU so razvili sistem senzorjev na nivoju ulice, ki lahko v realnem času spremlja naraščajoče ulične plime.

Mesto New York je postavljeno na vrsto nizko ležečih otokov in je bilo podvržen besu srednjeatlantskih orkanov skozi svojo zgodovino. Leta 1821 naj bi orkan udaril neposredno nad mesto in poplavil ulice in pomole s 13-metrskimi valovi, ki so se dvignili v samo eni uri; kasnejša nevihta Cat I leta 1893 je nato izpraskala vse znake civilizacije z otoka Hog, Cat III pa je preletela Long Island, pri čemer je umrlo 200 ljudi in povzročila velike poplave. Stvari se niso izboljšale s prihodom konvencije o poimenovanju neviht. Carol leta 1954 je prav tako povzročila poplave po vsem mestu, Donna leta '60 je s seboj prinesla 11-metrski nevihtni val, Ida pa je leta 2021 doživela izjemno količino padavin in poznejše poplave v regiji, ubil več kot 100 ljudi in povzročil skoraj milijardo dolarjev škode.

Kot pojasnjuje oddelek za načrtovanje NYC, mesto pri določanju gradbenih predpisov, coniranju in načrtovanju uporablja predhodne zemljevide stopenj zavarovanja pred poplavami FEMA (PFIRMs), da izračunati poplavno ogroženost območja. PFIRM pokrivati ​​področja, kjer, se pričakuje, da bodo poplavne vode narasle med poplavnim dogodkom, ki ima 1-odstotno letno možnost, da se pojavi,« včasih imenovano 100-letno poplavno območje. Od leta 2016 približno 52 milijonov kvadratnih čevljev obale New Yorka spada v to kategorizacijo, kar vpliva na 400,000 prebivalcev – več kot celotno prebivalstvo Clevelanda, Tampe ali St. Louisa. Do leta 2050 naj bi se to območje učinka podvojilo in verjetnost pojava 100-letnih poplav bi se lahko potrojila, kar pomeni, da bi se možnosti, da se bo vaš dom soočil s precejšnjimi poplavami v času 30-letne hipoteke, povečale s približno 26 odstotkov danes na skoraj 80 odstotkov do sredine stoletja.

Kot taka je odziv na današnje poplave ob pripravi na poslabšanje dogodkov v prihodnosti kritična naloga za upravo New Yorka, ki zahteva usklajevanje med vladnimi in nevladnimi organizacijami na lokalni, državni in zvezni ravni. FloodNet, program, ki ga je najprej začela Univerza v New Yorku in razširil s pomočjo CUNY, deluje na hiperlokalni ravni, da zagotovi pogled na poplave po ulicah v dani soseski. Program se je začel s skupino Urban Flooding Group NYU.

»V bistvu načrtujemo, gradimo in uvajamo nizkocenovne senzorje za merjenje poplav na ravni ulic,« dr. Andrea Silverman, okoljski inženir in izredni profesor na NYU Oddelek za gradbeništvo in urbanizem, povedal Engadget. »Ideja je, da lahko zagotovi nujno potrebne kvantitativne podatke. Pred FloodNetom ni bilo kvantitativnih podatkov o poplavah na ravni ulic, tako da ljudje niso imeli pravega občutka, kako pogosto poplavljajo določene lokacije – na primer trajanje poplav, globina, stopnje pojava in odvodnjavanje.«

"In vse to so informacije, ki so koristne za načrtovanje infrastrukture, na primer, pa tudi za upravljanje v izrednih razmerah," je nadaljevala. "Torej imamo na voljo naše podatke, pošiljajo opozorila, da vidijo ljudi, ki jih to zanima, na primer nacionalna meteorološka služba in upravljanje v izrednih razmerah, da bi jim pomagali pri obveščanju o odzivu."

FloodNet je trenutno v zgodnji fazi razvoja s samo 23 senzorskimi enotami, postavljenimi na 8 čevljev visokih stebrih po vsej soseski Gowanus v Brooklynu, čeprav ekipa upa, da bo to mrežo v naslednjega pol desetletja razširila na več kot 500 enot po vsem mestu. Vsak senzor FloodNet je samostojen sistem na sončno energijo, ki uporablja ultrazvok kot nevidni merilnik razdalje – ko poplavne vode naraščajo, se razdalja med ulično površino in senzorjem zmanjšuje, izračun razlike med tem in osnovnimi odčitki pokaže, koliko vode raven se je dvignila. Ekipa NYU se je odločila za rešitev, ki temelji na ultrazvoku, namesto, na primer, LiDAR ali RADAR, ker je ultrazvočna tehnologija nekoliko cenejša in zagotavlja bolj osredotočene povratne podatke, poleg tega pa je natančnejša in zahteva manj vzdrževanja kot osnovni kontaktni vodni senzor.

Podatki, ki jih proizvede vsak senzor, se brezžično prenašajo z oddajno-sprejemno enoto LoRa v vozlišče prehoda, ki lahko črpa iz katerega koli senzorja v radiju ene milje in jih prek interneta potisne do strežnikov FloodNet. Podatki so nato prikazani v realnem času na Domača stran FloodNet.

"Mesto je veliko vložilo v napovedne modele [ocene], kje bi poplavilo z določeno količino dežja ali povečanjem plime," je dejal Silverman. Senzorjev ne bo treba namestiti na vsakem vogalu, da bodo čim bolj učinkoviti, je poudarila. Obstajajo »nekatere lokacije, za katere je bolj verjetno, da bodo poplavne zaradi topologije ali zaradi kanalizacijskega omrežja ali zaradi bližine obale, na primer. In tako uporabljamo te modele, da poskušamo dobiti občutek o lokacijah, kjer so lahko najbolj nagnjene k poplavam,« in se obrnemo na lokalne prebivalce, ki iz prve roke vedo o verjetnih poplavnih območjih.

Za nadaljnjo uvedbo programa bodo morali senzorji rahlo preoblikovati, je opozoril Silverman. »Naslednja različica senzorja jemlje tisto, kar smo se naučili iz trenutne različice, in jo naredimo nekoliko bolj izdelljivo,« je dejala. "To smo v procesu preizkušanja in potem upamo, da bomo začeli naš prvi proizvodni krog, in to je tisto, kar nam bo omogočilo, da se razširimo."

FloodNet je odprtokodno podjetje, zato so vse sheme senzorjev, vdelana programska oprema, vodniki za vzdrževanje in podatki prosto dostopni na GitHub strani ekipe. »Očitno je, da morate imeti nekakšno tehnično znanje in izkušnje, da jih lahko sestavite – morda trenutno ni tako, da bi lahko kdorkoli sestavil senzor, ga namestil in bil takoj na spletu, v smislu, da bi lahko samo ustvaril podatke, vendar poskušamo priti do njih,« je priznal Silverman. "Sčasoma bi radi prišli do mesta, kjer bi lahko načrte zapisali tako, da bi se jim lahko kdorkoli približal."