ในฟลอริดา โดยทั่วไปแล้วเดือนมิถุนายนจะเป็นจุดเริ่มต้นของฤดูพายุเฮอริเคน การเตรียมพร้อมสำหรับพายุอาจดูเหมือนเป็นเรื่องนอกโลกตามปกติ: ธุรกิจและบ้านเรือนขึ้นหน้าต่างและประตู น้ำดื่มบรรจุขวดขายหมดอย่างรวดเร็ว และอาคารสาธารณะหยุดดำเนินการเพื่อเป็นที่พักพิงฉุกเฉิน
สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไปอาจคาดเดาไม่ได้ หากสถานการณ์เลวร้ายลงบ้านจำนวนนับไม่ถ้วนอาจถูกปรับระดับ รายงานสำนักงานงบประมาณรัฐสภาปี 2019 คาดการณ์ว่าความเสียหายจากลมที่เกิดจากพายุเฮอริเคนทำให้เกิดความสูญเสียต่อภาคที่อยู่อาศัยมูลค่า 14 พันล้านดอลลาร์ต่อปี
อย่างไรก็ตามงานวิจัยใหม่ ที่ นำโดยIpek Bensu Manavนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ MIT ในสาขาวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม และผู้ช่วยวิจัยที่ศูนย์ความยั่งยืนของคอนกรีตของ MITชี้ให้เห็นว่ามูลค่าของการลดความเสียหายจากลมด้วยวิธีการก่อสร้างที่แรงกว่านั้นอาจถูกประเมินต่ำเกินไปอย่างมีนัยสำคัญ
อันที่จริง ความล้มเหลวของแบบจำลองการสูญเสียลมเพื่อพิจารณาพื้นผิวบริเวณใกล้เคียง — ความหนาแน่นและการกำหนดค่าของอาคารโดยรอบที่เกี่ยวกับอาคารที่น่าสนใจ — อาจส่งผลให้การประเมินค่าวิธีการเหล่านี้ในฟลอริดาต่ำกว่า 80 เปอร์เซ็นต์
ระเบียบวิธี
Hazusเครื่องมือประมาณค่าการสูญเสียที่พัฒนาและใช้งานอยู่ในปัจจุบันโดย Federal Emergency Management Agency ( FEMA ) ประเมินความเสียหายทางกายภาพและทางเศรษฐกิจของอาคารอันเนื่องมาจากลมและเศษซากที่เกิดจากลม อย่างไรก็ตาม เครื่องมือนี้อนุมานว่าอาคารทั้งหมดในพื้นที่ใกล้เคียงมีแรงลมเท่ากัน
Manav ตั้งข้อสังเกตว่าสมมติฐานนี้ไม่คำนึงถึงความซับซ้อนของพื้นผิวในบริเวณใกล้เคียง อาคารที่มีรูปร่างและขนาดต่างกันสามารถจัดวางได้หลายวิธี การจัดเรียงนี้สามารถขยายหรือลดแรงลมของอาคารภายในบริเวณใกล้เคียงได้
การขยายและลดภาระลมเป็นผลมาจากผลกระทบที่เรียกว่าอุโมงค์และการป้องกัน พื้นที่ที่สร้างขึ้นอย่างหนาแน่นพร้อมเลย์เอาต์แบบกริดนั้นอ่อนไหวเป็นพิเศษต่อเอฟเฟกต์อุโมงค์ลม คุณอาจเคยประสบกับผลกระทบเหล่านี้เมื่อเดินไปตามถนนที่มีลมแรง เช่น Main Street ในเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ ใกล้กับวิทยาเขต MIT เพียงเพื่อเลี้ยวโค้งและสัมผัสได้ถึงอากาศที่สงบ
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Manav และทีมของเธอจึงพยายามสร้างแบบจำลองการสูญเสียของพายุเฮอริเคนที่คำนึงถึงพื้นผิวในบริเวณใกล้เคียง การรวมไฟล์ GIS ข้อมูลระบบสำมะโน และแบบจำลองการเกิดซ้ำของลมและประสิทธิภาพของโครงสร้าง นักวิจัยได้สร้างการประมาณการที่มีความละเอียดสูงของการสูญเสียโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับลมที่คาดการณ์ไว้ รวมถึงประโยชน์ของการบรรเทาผลกระทบเพื่อลดการสูญเสียเหล่านั้น
โมเดลนี้สร้างขึ้นจากการวิจัยก่อนหน้านี้ที่นำโดยJacob Roxonซึ่งเป็น CSHub postdoc ล่าสุดและผู้เขียนร่วมของบทความนี้ ผู้พัฒนาความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ที่ประเมินลมกระโชกเฉพาะอาคารด้วยข้อมูลเกี่ยวกับแผนผังอาคารในละแวกใกล้เคียงที่กำหนด
ความท้าทายที่นักวิจัยต้องเอาชนะคือความจริงที่ว่ารอยเท้าของอาคารที่มีอยู่สำหรับการประมาณนี้มีข้อมูลเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยเกี่ยวกับการเข้าพักและประเภทอาคาร
มานาฟกล่าวถึงเรื่องนี้โดยการพัฒนาแบบจำลองทางสถิติใหม่ซึ่งกำหนดประเภทการครอบครองและอาคารให้กับโครงสร้างตามลักษณะของระบบสำมะโนที่พวกเขาตั้งอยู่
มุมมองการวิเคราะห์และต้นทุน
จากนั้นนักวิจัยประเมินมูลค่าของการก่อสร้างที่แข็งแกร่งขึ้นในกรณีศึกษาอาคารที่อยู่อาศัยในฟลอริดา สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองผลกระทบของมาตรการบรรเทาผลกระทบหลายประการที่ใช้กับที่อยู่อาศัยมากกว่า 9.3 ล้านยูนิตซึ่งกระจายอยู่ในอาคาร 6.9 ล้านหลัง
แผนที่อัตราส่วนความเร็วลมที่มีประสิทธิภาพในฟลอริดา สีส้มแสดงถึงพื้นที่สำมะโนซึ่งโดยเฉลี่ยแล้ว โครงสร้างประสบกับการขยายตัวของแรงลมเกินกว่าที่เครื่องมือปัจจุบันประมาณการไว้ สีฟ้าแสดงถึงพื้นที่สำมะโนที่ซึ่งโครงสร้างโดยเฉลี่ยประสบกับการลดลงของแรงลม
ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียพื้นผิวพบว่ามีมากขึ้นในสำมะโนพื้นที่ตามแนวชายฝั่ง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากพื้นที่เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะหนาแน่นและเป็นระเบียบมากขึ้น ส่งผลให้มีการขยายกำลังลมที่สูงขึ้น นอกจากนี้ ผลกระทบจากการสูญเสียเหล่านี้ยังสูงเป็นพิเศษสำหรับบ้านครอบครัวเดี่ยว ซึ่งอ่อนไหวต่อความเสียหายมากกว่าและมีค่าทดแทนที่สูงขึ้นต่อหน่วยที่อยู่อาศัย
“ผลลัพธ์ของเราส่งเสียงเตือนว่าแรงลมรุนแรงกว่าที่เราคิด” Manav กล่าว “นั่นไม่ได้นับถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศซึ่งอาจทำให้พายุเฮอริเคนเกิดขึ้นบ่อยขึ้นและความเร็วลมของพายุรุนแรงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป”
นักวิจัยคำนวณความสูญเสียและผลประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับทั่วทั้งรัฐสำหรับความเสียหายจากลมพายุเฮอริเคนและการบรรเทาผลกระทบ พวกเขาพบว่าสามารถประหยัดเงินได้ 8.1 พันล้านดอลลาร์ต่อปีในสถานการณ์ที่บ้านทุกหลังได้รับการบรรเทาด้วยมาตรการง่ายๆ เช่น การเชื่อมต่อที่แน่นแฟ้นระหว่างหลังคาและผนัง หรือการเว้นระยะห่างเล็บที่เข้มงวดขึ้น
แบบจำลองการประมาณค่าความสูญเสียทั่วไปให้คุณค่ากับมาตรการเดียวกันนี้ โดยสามารถประหยัดเงินได้เพียง 4.4 พันล้านดอลลาร์ต่อปี ซึ่งหมายความว่ารุ่นทั่วไปประเมินค่าของโครงสร้างที่แข็งแรงต่ำกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ต่ำกว่าความเป็นจริง
“สิ่งสำคัญคือต้องวัดประโยชน์ของการออกแบบที่ยืดหยุ่นได้ เพื่อจูงใจทางการเงิน ไม่ว่าจะเป็นการให้กู้ยืม การประกันภัย หรืออื่นๆ ก็ตาม สามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มการบรรเทาผลกระทบได้ การวิจัยของมานาฟจะช่วยขับเคลื่อนอุตสาหกรรมให้ก้าวไปข้างหน้าเพื่อพิสูจน์ผลประโยชน์เหล่านี้” อีวาน เรอีส วิศวกรโครงสร้าง ซึ่งเป็นผู้อำนวยการบริหารของสภาความยืดหยุ่นแห่งสหรัฐฯกล่าว
ความหมายเพิ่มเติม
บทความนี้แนะนำว่ารัฐชายฝั่งทะเลปรับปรุงรหัสอาคาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่สร้างขึ้นอย่างหนาแน่น เพื่อประหยัดเงินและช่วยชีวิตผู้คน Manav ตั้งข้อสังเกตว่ารหัสอาคารปัจจุบันไม่เพียงพอสำหรับการขยายโหลดที่เกิดจากพื้นผิว
“แม้แต่อาคารที่สร้างขึ้นด้วยรหัสก็ไม่สามารถปกป้องคุณและครอบครัวได้” Manav กล่าว “เราจำเป็นต้องคำนวณประโยชน์ของการบรรเทาผลกระทบในพื้นที่ที่มีลมแรงอย่างเหมาะสม ดังนั้นเราจึงส่งเสริมมาตรฐานการก่อสร้างที่เหมาะสมซึ่งความสูญเสียอาจเป็นหายนะได้”
เป้าหมายของงานของมานาฟคือการให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่ประชาชนก่อนเกิดภัยพิบัติ เธอได้สร้างแดชบอร์ดออนไลน์ที่คุณสามารถดูตัวอย่างประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการใช้มาตรการบรรเทาผลกระทบในชุมชนต่างๆ หรือแม้แต่ของคุณเอง
“ระหว่างการวิจัย ฉันชนกำแพง ฉันพบว่าเป็นเรื่องยากที่จะใช้ข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะเพื่อรวมภาพใหญ่เข้าด้วยกัน” เธอให้ความเห็น “เราเริ่มพัฒนาแดชบอร์ดเพื่อให้เจ้าของบ้านและผู้มีส่วนได้ส่วนเสียได้รับข้อมูลที่เข้าถึงได้และนำไปดำเนินการได้”
ในขั้นตอนต่อไป Manav กำลังสืบสวนผลกระทบทางเศรษฐกิจและสังคมจากความเสียหายจากลมพายุเฮอริเคน
“การวิเคราะห์ที่มีความละเอียดสูง เช่นเดียวกับกรณีศึกษาของเรา ทำให้เราสามารถจำลองผลกระทบแต่ละครัวเรือนภายในบริบททางภูมิศาสตร์” Manav กล่าวเสริม “ด้วยสิ่งนี้ เราสามารถจับได้ว่าความพร้อมของทรัพยากรทางการเงินที่แตกต่างกันอาจส่งผลต่อวิธีที่ชุมชนรับมือกับผลที่ตามมาจากภัยธรรมชาติได้อย่างไร”
