Forscher nutzen 3D-Visualisierung zur Vorhersage und Vorbeugung von Hurrikanschäden

Die Hurrikansaison, die jedes Jahr am 1. Juni beginnt, stellt eine große Bedrohung für die Küstengemeinden von Texas dar und verursacht in den betroffenen Gebieten sowohl physische als auch finanzielle Schäden. Diese Schäden können enorm sein; als Hurrikan Harvey 2017 zuschlug, verursachte er in Galveston Schäden in Höhe von 132,73 Milliarden Dollar. Forscher der Texas A&M University haben zusammengearbeitet, um die Auswirkungen von Sturmfluten zu verstehen, bevor sie auftreten, um das Ausmaß der Schäden möglicherweise zu verringern. Ihre Studie wurde veröffentlicht In Stadtinformatik.

Die Forscher haben eine 3D-Visualisierungstechnologie implementiert, um die möglichen Folgen von Hurrikan-Überschwemmungen zu identifizieren, bevor sie auftreten. Laut den Forschern haben Unwetter in den letzten Jahren aufgrund des globalen Klimawandels zugenommen. Wenn schwere Stürme und Überschwemmungen in Zukunft weiter zunehmen, könnte die Implementierung einer 3D-Visualisierung auf der Grundlage von Echtzeit-Wettervorhersagen zu mehr Sicherheit und geringeren Schadenskosten führen.

Mithilfe der 3D-Modellierungstechnik können Forscher außerdem die Auswirkungen schadensverhindernder Infrastruktur untersuchen, wie etwa des geplanten Galveston „Ike Dike“, eines Deichs, der Galveston Island vor zukünftigen Sturmfluten und Überschwemmungen schützen soll.

Am Beispiel der Galveston-Insel verwendeten die Forscher 3D-Visualisierungen, um die Schäden zu modellieren, die an Wohngebäuden durch Hurrikane unterschiedlicher Intensität entstehen würden. Sie modellierten auch Schäden mit vorhandener präventiver Infrastruktur – dem „Ike Dike“.

Ein Vorteil der 3D-Visualisierung gegenüber anderen Schadensmodellierungsmethoden besteht darin, dass Forscher bestimmte Gebäude modellieren können, wobei Keller, Hintereingänge und Fenster berücksichtigt werden. Durch die Ermittlung der Höhe des Erdgeschosses eines Wohngebäudes können Forscher den physischen und finanziellen Schaden vorhersagen, den ein Hurrikan an dem jeweiligen Gebäude verursachen wird.

„Die 3D-Visualisierung von Hurrikanen und Sturmfluten ermöglicht es uns zu verstehen, welche Auswirkungen Überschwemmungen auf unsere Küstengemeinden haben, indem sie uns deutlich macht, wie jedes Gebäude und jede Straße von einer bestimmten Überschwemmung betroffen sein könnte“, sagte Dr. Xinyue Ye, Harold Adams-Stiftungsprofessor für Landschaftsarchitektur und Stadtplanung und assoziiertes Fakultätsmitglied in den Abteilungen für Informatik und Ingenieurwissenschaften, Multidisziplinäre Ingenieurwissenschaften, Geographie und Visual Computing & Interaktive Medien.

Zu den Fakultätsmitarbeitern, die an dem Projekt mitarbeiten, gehören Dr. David Retchless, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Meeres- und Küstenumweltwissenschaften an der Texas A&M University in Galveston, Dr. Galen Newman, Professor und Leiter der Abteilung für Landschaftsarchitektur und Stadtplanung und Nicole and Kevin Youngblood Professor für Wohnbauentwicklung an der Texas A&M, und Dr. Nick Duffield, Royce E. Wisenbaker Professor I in der Abteilung für Elektro- und Computertechnik und Direktor des Texas A&M Institute of Data Science.

Wichtige Informationen für Eigenheimbesitzer

Da die 3D-Visualisierung die potenziellen Schäden hervorhebt, die Hurrikan-Überschwemmungen verursachen können, kann sie Hausbesitzern ein besseres Verständnis dafür vermitteln, in was sie in Bezug auf Versicherung und präventive Infrastruktur investieren sollten. Diese Technologie schafft auch ein stärkeres Bewusstsein der Bevölkerung für die potenziellen Folgen von Hurrikanen und Überschwemmungen.

„Nachdem wir Galveston als Beispiel verwendet haben, wäre der nächste Schritt, dies auf andere Küstengemeinden in Texas auszuweiten“, bemerkte Ye. „In dieser Studie haben wir hauptsächlich Wohnhäuser verwendet, aber wir können es auch auf andere Gewerbeimmobilien ausweiten.“

Der effektive Einsatz von 3D-Modellen kann die Einwohner von Texas schützen. Durch die Implementierung dieser Technologie in anderen Küstengemeinden oder Gemeindegebäuden wie Schulen und Geschäften können Forscher Einwohnern und Behörden bei der Ausarbeitung eines Plans für die Hurrikansaison helfen. Da Echtzeit-Wettervorhersagen in die Modelle implementiert werden, können Forscher möglicherweise feststellen, wann eine Evakuierung notwendig ist, und diese Daten nutzen, um die Einwohner zu warnen.

„3D-Visualisierung dient als universelle Sprache, verbindet unterschiedliche Disziplinen und fördert die Kommunikation zwischen der Wissenschaft und der breiten Öffentlichkeit“, sagte Ye, der auch Direktor des Texas A&M Center for Geospatial Sciences, Applications, and Technology und Gründungsdirektor des Urban AI Lab am Texas A&M Institute of Data Science ist.

Duffield fügt hinzu, dass dieses Projekt zeige, wie die Arbeit an der Schnittstelle zwischen georäumlicher Datenwissenschaft und Visualisierung das Bewusstsein von Einzelpersonen, Gemeinschaften und Regierungen für die Folgen extremer Wetterbedingungen schärfen und fundierte Planungsentscheidungen für Reaktionen ermöglichen könne.

Diese Studie vereint das Fachwissen von Forschern aus verschiedenen Bereichen, darunter Computertechnik, Landschaftsarchitektur, Stadtplanung, Geographie sowie Meeres- und Küstenumweltwissenschaften. Die positiven Auswirkungen dieser Forschung unterstreichen die Bedeutung der Zusammenarbeit zwischen Computerwissenschaften und fachspezifischen Disziplinen.