Untersuchung der Verbesserung der Regenwasserinfrastruktur in Miami

Das Gesetz für Infrastrukturinvestitionen und Arbeitsplätze wurde 2021 erlassen, um 1,25 Billionen US-Dollar in die alternde Infrastruktur des Landes zu investieren und den Städten zu helfen, sich vor zukünftigen Extremwetterereignissen zu schützen und vorzubereiten. Im Jahr 2023 verursachten diese Schäden fast 10 Milliarden US-Dollar.

Allerdings stellt diese finanzielle Hilfe die Stadtplaner vor neue Herausforderungen: Wie lassen sich diese Mittel effektiv verteilen und gleichzeitig für Gerechtigkeit zwischen allen Gemeinden sorgen? Und wie lässt sich die Infrastruktur verbessern, während gleichzeitig die erhöhten Risiken berücksichtigt werden, die mit dem Anstieg des Meeresspiegels einhergehen?

Chris Zobel, RB Pamplin-Professor für Wirtschaftsinformationstechnologie am Pamplin College of Business, arbeitete mit Kollegen der Florida Atlantic University und der University of Houston an der Entwicklung eines mathematischen Modells zur Lösung solcher Probleme. Ihre Forschungveröffentlicht in einer kommenden Sonderausgabe der Zeitschrift Produktions- und Betriebsmanagement Das Programm konzentriert sich auf Diversität und Inklusion im Betriebsmanagement und bietet einen umfassenden Ansatz zur Entscheidungsfindung angesichts der Herausforderungen, die extreme Wetterereignisse mit sich bringen, insbesondere der zunehmenden Überschwemmungsgefahr in Küstenstädten aufgrund des steigenden Meeresspiegels.

„Selbst mit diesen notwendigen zusätzlichen Mitteln werden die Städte in der Regel nicht in der Lage sein, jeden Teil ihrer Infrastruktur so zu verbessern, wie sie es gerne möchten, insbesondere weil sie sich gegen aktuelle und zukünftige Stürme schützen müssen“, sagte Zobel. „Sie sind sich auch sehr bewusst, wie wichtig es ist, bei der Entscheidung, welche Verbesserungsprojekte gewählt werden, Gerechtigkeit zu berücksichtigen, damit sie sozial schwächeren Gruppen ihren angemessenen Schutz bieten können.“

Laut der Federal Emergency Management Agency ist soziale Verwundbarkeit die Anfälligkeit verschiedener sozialer Gruppen für die negativen Auswirkungen von Naturkatastrophen, einschließlich unverhältnismäßig hoher Todesfälle, Verletzungen, Verluste oder Zerstörung der Lebensgrundlage. Faktoren, die die soziale Verwundbarkeit bestimmen, sind Armut, Arbeitslosigkeit, Alter, rassischer und ethnischer Minderheitsstatus, körperliche Fähigkeiten, Wohntyp und Fahrzeugzugang.

Anhand der Regenwasserinfrastruktur der Stadt Miami als Fallstudie untersuchten Zobel und sein Team verschiedene Szenarien zur Optimierung der Ressourcenverteilung in 72 Bereichen der Stadt und berücksichtigten dabei Faktoren wie soziale Schwachstellen und die Auswirkungen des prognostizierten Meeresspiegelanstiegs. Ihr Ansatz ermöglicht es Entscheidungsträgern, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, wo und wie viel in Infrastrukturverbesserungen investiert werden soll, wobei technische Effektivität und Parität in Einklang gebracht werden.

Ein zentraler Bestandteil der Methodik ist die Integration von Indizes zur sozialen Verwundbarkeit, wie sie beispielsweise von den Centers for Disease Control and Prevention entwickelt wurden, in ihre Optimierungsmodelle. Durch die Berücksichtigung demografischer und sozioökonomischer Daten priorisieren die Modelle Investitionen, die nicht nur die Widerstandsfähigkeit der Infrastruktur verbessern, sondern auch die durch Überschwemmungen verschärften sozioökonomischen Ungleichheiten abmildern.

„Es ist wichtig, darüber nachzudenken, wer von den Überschwemmungen betroffen ist“, sagte Zobel. „Dann kann das Geld so verteilt werden, dass es nicht nur effektiv ist, sondern auch den Menschen hilft, die es am dringendsten brauchen.“

Zobels Modell versetzt Entscheidungsträger in die Lage, sich durch die Einbeziehung von Szenarien, die unterschiedliche Grade des Meeresspiegelanstiegs berücksichtigen, auf den langfristigen Infrastrukturbedarf in einer Zeit großer Unsicherheit vorzubereiten.

„Wenn man sich einen Ort wie die Stadt Miami ansieht und über den Anstieg des Meeresspiegels spricht, wird die Situation in 30 Jahren mit ziemlicher Sicherheit ganz anders sein – aber wir wissen nicht, wie anders“, sagte er.

„Mithilfe des Modells können Entscheidungsträger vergleichen, wie gut ihre Investitionen unter verschiedenen Szenarien funktionieren könnten. So können sie Infrastrukturverbesserungsprojekte auswählen, die unter einer Vielzahl möglicher Bedingungen in der Zukunft mit größerer Wahrscheinlichkeit wirksam sind.“

Über das Regenwassermanagement hinaus betont Zobel die breitere Anwendung des Ansatzes in anderen kritischen Infrastruktursektoren. Ob in den Bereichen Energie, Transport oder öffentliche Gesundheit – das Konzept bietet ein vielseitiges Instrument zur Optimierung der Ressourcenzuweisung bei gleichzeitiger Behebung gesellschaftlicher Schwachstellen.

„Unsere Forschung zielt nicht darauf ab zu sagen: ‚Sie müssen in diesen bestimmten Vierteln und nur in diesen Vierteln eine bessere Infrastruktur aufbauen‘“, sagte Zobel.

„Stattdessen bietet es den Entscheidungsträgern die Möglichkeit, die Kompromisse zwischen Gerechtigkeit und Effizienz zu betrachten, sodass sie erkennen können, welche Auswirkungen unterschiedliche Zuteilungsarten haben. Dadurch sind sie besser informiert und können effektivere Entscheidungen treffen, die diese Faktoren fair und angemessen ausbalancieren.

„Das Pamplin College of Business widmet sich der Förderung von Forschung, die gesellschaftliche Bedürfnisse anspricht und die Lebensbedingungen der Menschen verbessern will. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, Forschung zu betreiben, die nicht nur zur Verbesserung traditioneller Geschäftsabläufe, sondern auch der Abläufe öffentlicher und gemeinnütziger Organisationen genutzt werden kann“, sagte er.

„Wir alle spielen eine wichtige Rolle bei der Suche nach Lösungen für komplexe und sich entwickelnde gesellschaftliche Probleme wie die Auswirkungen des steigenden Meeresspiegels und ich freue mich, Teil eines Teams zu sein, das zumindest einen kleinen Beitrag zu diesen Bemühungen leisten konnte.“