Das Vergraben kurzer Abschnitte von Stromleitungen würde die zukünftigen Auswirkungen von Hurrikanen auf die Küstenbewohner drastisch reduzieren

Da sich die Erde aufgrund des Klimawandels erwärmt, sind Menschen, die in Küstennähe leben, nicht nur einem höheren Risiko schwerer Hurrikans ausgesetzt, sondern werden auch mit größerer Wahrscheinlichkeit eine nachfolgende Hitzewelle erleben, während sie mit weit verbreiteten Stromausfällen zu kämpfen haben.

Princeton-Forscher haben das Risiko untersucht, dass diese zusammengesetzte Gefahr in Zukunft unter einem „Business-as-usual“-Klima-Szenario auftritt, am Beispiel von Harris County, Texas. Sie schätzten, dass das Risiko, innerhalb von 20 Jahren mindestens eine Hurrikan-Blackout-Hitzewelle zu erleiden, die länger als fünf Tage dauert, bis zum Ende des Jahrhunderts um das 23-fache zunehmen würde. Aber es gibt eine gute Nachricht: Das strategische Vergraben von nur 5 % der Stromleitungen – insbesondere derjenigen in der Nähe von Hauptverteilungspunkten – würde die Zahl der betroffenen Einwohner fast halbieren.

Hitzewellen sind die tödlichste Art von Wetterereignissen und können noch gefährlicher werden, wenn Regionen, die auf Klimaanlagen angewiesen sind, Strom verlieren. Historisch gesehen war eine Hitzewelle nach einem Hurrikan selten, da das Risiko extremer Hitze normalerweise vor dem Höhepunkt der atlantischen Hurrikansaison im Spätsommer vorüber ist. Mit steigenden globalen Temperaturen wird jedoch erwartet, dass Hitzewellen häufiger auftreten und Hurrikane wahrscheinlich häufiger und schwerer werden, was die Wahrscheinlichkeit von Hurrikan-Blackout-Hitzewellen-Ereignissen erhöht.

„Hurrikan Laura im Jahr 2020 und Hurrikan Ida im Jahr 2021 hatten beide Hitzewellen hinter sich, nachdem sie das Stromverteilungsnetz zerstört hatten“, sagte Ning Lin, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen, der die Studie leitete. „Für diese zusammengesetzte Gefahr hat das Risiko zugenommen, und es passiert jetzt.“

In einer neuen Studie, veröffentlicht am 30. Juli in Naturkommunikation, Lin und ihre Co-Autoren untersuchten die mit der zusammengesetzten Gefahr verbundenen Risiken und wie Infrastrukturänderungen die potenziell tödlichen Auswirkungen abschwächen könnten. Sie kombinierten Prognosen darüber, wie oft und wann Hurrikane und Hitzewellen in Zukunft zuschlagen würden, mit Schätzungen, wie schnell die Stromversorgung in Gebieten mit Stromausfällen nach einem großen Sturm wiederhergestellt werden könnte.

Das Team wählte Harris – die Heimat von Houston – als Modellbezirk, weil es die höchste Bevölkerungsdichte aller Städte an der Golfküste hat. Die Hurrikane Harvey und Ike trafen beide auf Houston, was dazu führte, dass schätzungsweise 10 % der Einwohner die Stromversorgung verloren.

Die Forscher fanden heraus, dass der Prozentsatz der Einwohner von Harris, von dem erwartet wird, innerhalb von zwei Jahrzehnten mindestens eine Hurrikan-Blackout-Hitzewelle zu erleben, die länger als fünf Tage dauert, von einem gegenwärtigen Risiko von 0,8 % auf ein zukünftiges Risiko von 18,2 % bis zum Ende des Jahrhunderts steigen würde . Verschiedene Teile des Landkreises werden jedoch wahrscheinlich stärker darunter leiden als andere, wobei ländliche Bewohner einem höheren Risiko längerer Ausfälle ausgesetzt sind.

Das Team erwog auch Verbesserungen des Stromnetzes, die die Auswirkungen einer Hurrikan-Blackout-Hitzewelle für die Anwohner verringern würden. Das Vergraben von 5 % der Kabel in der Nähe der Wurzeln des Verteilungsnetzes würde den erwarteten Prozentsatz der Einwohner ohne Strom von 18,2 % auf 11,3 % reduzieren.

„Meistens besteht unsere derzeitige Praxis darin, Linien willkürlich zu vergraben“, sagte Lin. „Indem wir Linien strategischer vergraben, können wir das Risiko effizienter und effektiver reduzieren.“

Diese Art der Analyse kann Stadtplanern helfen zu verstehen, wo die Bewohner am stärksten von einer Hurrikan-Blackout-Hitzewelle bedroht sind, und gezielte Verbesserungen an ihrem Stromverteilungssystem zu identifizieren, die die Auswirkungen am besten verringern können.

„Dies ist eine sehr wichtige Arbeit“, sagte Lei Zhao, Assistenzprofessor am Department of Civil and Environmental Engineering an der University of Illinois Urbana-Champaign, der nicht an der Forschung beteiligt war. „Dieses Papier liefert nicht nur die Projektionen, es verbindet die Extreme mit den Auswirkungen der realen Welt.“

Er sagte, eine Take-Home-Botschaft aus der Arbeit sei, dass Klimamodellierer, Ingenieure und Stadtplaner zusammenarbeiten müssen, um die Risiken zu mindern, denen die fast 30 % der US-Bevölkerung ausgesetzt sind, die in Küstenbezirken leben. „Heutzutage begegnen wir fast jedes Jahr einigen Extremen“, sagte er. „Die Menschen erkennen, dass es nicht nur um Infrastrukturdesign geht, sondern um klimabewusstes Infrastrukturdesign.“

Die aktuelle Studie untersucht das Problem zusammengesetzter Gefahren auf Bezirksebene, aber Lins Gruppe arbeitet daran, die Analyse auf ganze Bundesstaaten auszudehnen. Sie suchen nach Möglichkeiten, den Rechenaufwand der Analyse zu reduzieren, da die physikbasierte Modellierung von Energiesystemen mit der Erweiterung des geografischen Gebiets rechenintensiv wird.

Ganz allgemein hebt die neue Arbeit die Notwendigkeit hervor, über die Schnittmengen verschiedener Gefahren nachzudenken und wie sie sich unter dem Klimawandel verschlimmern können.

„Das Klima kann mehrere Gefahren mit zusammengesetzten Effekten hervorrufen, die wir nicht verstehen, und die für uns in Zukunft neu sein könnten“, sagte Lin. „Die Berücksichtigung dieser Art der Verquickung mehrerer Klimagefahren und der Anfälligkeit der Infrastruktur ist eine wichtige Richtung sowohl für die Forschungsgemeinschaft als auch für die Entscheidungsfindung.“