دانشمندان: از مدل‌سازی نادرست سیلاب دوری کنید!

افزایش خطر سیلاب‌ها و نیاز به مدل‌سازی دقیق‌تر

در دهه‌های اخیر، خسارات و اختلالات ناشی از سیلاب‌ها به طور چشمگیری افزایش یافته است. در مقاله‌ای که امروز در نشریه Earth’s Future وابسته به اتحادیه جغرافیای آمریکا منتشر شده، محققان دانشگاه کالیفرنیا، ایروین و دانشگاه بریستول در انگلستان، که برخی از آن‌ها همچنین مدیران شرکت اطلاعات ریسک سیلاب Fathom هستند، از دانشمندان خواسته‌اند تا این خطرات را به طور دقیق‌تری مدل‌سازی کنند و در برابر گزارش‌های اغراق‌آمیز در رسانه‌ها درباره خطرات آینده هشدار دهند.

انتقاد از مدل‌سازی قدیمی سیلاب‌ها

در این مقاله، محققان از جامعه علمی آب‌وهوایی خواسته‌اند که از رویکرد قدیمی به نام مدل‌سازی وان‌حمام برای نقشه‌برداری از خطرات سیلاب دور شوند. این رویکرد فرض می‌کند که سیلاب‌ها به صورت یک استخر هم‌سطح در مناطق گسترش می‌یابند. این تکنیک اغلب به عنوان روشی ساده برای تجسم تأثیر سیلاب در مناطق ساحلی استفاده می‌شود؛ اما به گفته نویسندگان، می‌تواند تصویری ساده‌انگارانه و غیرواقعی از خطر سیلاب نسبت به روش‌های پیشرفته‌تر ارائه دهد.

مدل‌سازی دینامیکی به عنوان جایگزین

نویسندگان این مقاله معتقدند که جایگزین مدل‌سازی وان‌حمام، مدل‌سازی دینامیکی است که معادلات مبتنی بر فیزیک را حل می‌کند. برِت سندرز، استاد مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه کالیفرنیا، ایروین و یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: “مدل‌های وان‌حمام می‌توانند هم پیش‌بینی‌های بیش از حد و هم پیش‌بینی‌های کمتر از حد از سیلاب‌ها داشته باشند.” او همچنین افزود: “یکی از بزرگ‌ترین دلایل خطا این است که مدل‌های وان‌حمام نمی‌توانند به درستی سیستم‌های موجود برای حفاظت از مردم و دارایی‌ها، از جمله زهکش‌ها، سیل‌بندها و پمپ‌ها را در نظر بگیرند.”

عوامل کلیدی نادیده گرفته شده

او و همکارانش — اولیور وینگ، مدیر علمی شرکت Fathom و پژوهشگر افتخاری دانشگاه بریستول؛ و پاول بیتس، استاد هیدرولوژی دانشگاه بریستول و رئیس شرکت Fathom — اشاره کردند که مدل‌سازی وان‌حمام در توانایی خود برای در نظر گرفتن حداقل شش عامل کلیدی محدود است. این عوامل شامل موارد زیر هستند:

• کاهش سیلاب ناشی از تأثیرات دینامیک رویداد و اصطکاک بر گسترش سیلاب؛
• تقویت جزر و مد مرتبط با تشدید جزر و مد اقیانوس در خلیج‌های ساحلی؛
• دفاع‌های سیلابی مانند سیل‌بندها و دیوارهای سیلاب که ممکن است در یک رویداد شدید سرریز شوند اما هنوز میزان سیلاب‌های داخلی را محدود می‌کنند؛
• بالا آمدن سطح آب زیرزمینی؛
• جوشش آب زیرزمینی ناشی از تأثیرات ترکیبی افزایش سطح دریا و تغییر بودجه‌های هیدرولوژیکی؛
• پمپاژ آب زیرزمینی در زمین‌های زیر سطح دریا برای کاهش inundation ناشی از افزایش آب زیرزمینی.

این مقاله تأکید می‌کند که برای درک بهتر و مدیریت خطرات سیلاب، نیاز به تغییر رویکردها و استفاده از روش‌های پیشرفته‌تر احساس می‌شود.

تحلیل مدل‌های سیلاب و دقت آن‌ها

بر اساس بررسی ادبیات مرتبط با ریسک سیلاب، تیم تحقیقاتی دقت پایین مدل‌های وان حمام را با استفاده از شاخص موفقیت بحرانی (CSI) خلاصه می‌کند. این شاخص دقت وسعت سیلاب را بین ۰ تا ۱ ارزیابی می‌کند که در آن ۱ نشان‌دهنده تطابق کامل با اندازه‌گیری‌های میدانی است. مقدار CSI برای مدل‌های وان حمام که در ادبیات بررسی شده‌اند، به‌طور مداوم زیر ۰.۵ است؛ این مقدار به‌طور قابل توجهی پایین‌تر از آستانه ۰.۶۵ است که کارشناسان پیشنهاد می‌کنند مدل‌ها برای داشتن ارتباط محلی و تولید نتایج مفید در تحلیل‌های تأثیر نیاز دارند. وینگ گفت: “CSIهای زیر ۰.۵ نشان می‌دهد که این مدل‌ها بدتر از یک طبقه‌بندی تصادفی هستند.” او افزود: “به عبارت دیگر، یک شامپانزه در تعیین مناطق خطر سیلاب، مهارت بیشتری نسبت به یک مدل وان حمام دارد.”

به گفته محققان، مطالعاتی که به مدل‌سازی وان حمام وابسته هستند، معمولاً در نشریات با فرمت کوتاه و تأثیر بالا منتشر می‌شوند و توجه زیادی از رسانه‌های خبری را جلب می‌کنند. در حالی که تعصبات و عدم قطعیت‌های مدل‌سازی وان حمام در این مقالات فنی اغلب مورد توجه قرار می‌گیرد، پیام منتقل شده به عموم و سیاست‌گذاران – که گاهی با تصاویری جذاب از شهرهای زیر آب همراه است – به‌طور مکرر اغراق‌آمیز است. بَیتس گفت: “نقشه‌های دقیق از مناطق در معرض خطر سیلاب برای همه، از صاحبان خانه و کسب‌وکار گرفته تا بیمه‌گران، بانک‌ها و دولت‌ها، از اهمیت بالایی برخوردار است.” او افزود: “همه ما در کاهش خسارات ناشی از سیلاب نقش داریم، اما همه چیز با اطلاعات قابل اعتماد آغاز می‌شود.”

به گفته سندرز، مدل‌های قابل اعتماد ریسک سیلاب برای درگیر کردن مؤثر جوامع تحت تأثیر در فرآیندهای سازگاری و اجرای استراتژی‌های کاهش و سازگاری مؤثر و عادلانه ضروری هستند. مدل‌های نادرست می‌توانند منجر به سازگاری نادرست شوند. سندرز گفت: “پیش‌بینی‌های سیلاب باید برای مردم منطقی باشد، نه تنها برای درک خطرات، بلکه همچنین برای تصمیم‌گیری درباره سرمایه‌گذاری‌ها و سیاست‌هایی که برای مدیریت آن انجام خواهد شد.” او ادامه داد: “در واقع، تحقیقات متعدد نشان داده‌اند که ساکنان مناطق در معرض خطر به احتمال زیاد به پیش‌بینی‌های سیلاب‌های آینده اعتماد نخواهند کرد اگر این پیش‌بینی‌ها منعکس‌کننده تجربیات واقعی آن‌ها نباشد. مطالعات تحقیقاتی که سیلاب را بیش از حد ساده‌سازی می‌کنند و داده‌های واقعی را نمایندگی نمی‌کنند، تهدیدی برای اقدامات تحول‌آفرین هستند.”

این تحقیق با حمایت بنیاد ملی علوم ایالات متحده، اداره ملی اقیانوسی و جوی و شورای تحقیقات محیط طبیعی در انگلستان انجام شده است.