Hurrikane und andere extreme Wetterereignisse wirken sich häufig stärker auf benachteiligte Gemeinden aus, und längere Stromausfälle gehören zu den schädlichsten Auswirkungen. Die Besorgnis über die Intensivierung von Hurrikanen hat zu neuen Richtlinien zur Umweltgerechtigkeit geführt, die darauf abzielen, die ungleichen Auswirkungen schwerer Stürme abzumildern. Jetzt richten Politikexperten und Ingenieure ihre Aufmerksamkeit auf die Aufklärung der Ursachen.
Forscher am Georgia Institute of Technology wollten untersuchen, ob sozioökonomisch gefährdete Haushalte nach extremen Wetterereignissen längere Stromausfälle erlebten. Das Team analysierte Daten der acht größten Hurrikane im Atlantik zwischen 2017 und 2020, die für über 15 Millionen Kunden in neun Bundesstaaten im Südosten der USA den Strom ausfielen. Das Team stellte fest, dass Menschen in niedrigeren sozioökonomischen Schichten nach einem schweren Hurrikan deutlich länger auf die Wiederherstellung der Stromversorgung warten Sturm – durchschnittlich fast drei Stunden länger.
Das interdisziplinäre Forschungsteam besteht aus Chuanyi Ji, einem außerordentlichen Professor an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik; Scott Ganz, Politikforscher an der Georgetown University und ehemaliges Fakultätsmitglied der Georgia Tech; und Chenghao Duan, ein Ph.D. Student in Jis Labor.
Ihre Forschungsarbeit mit dem Titel „Sozioökonomische Anfälligkeit und unterschiedliche Auswirkungen schwerer wetterbedingter Stromausfälle,“ wurde in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS-Nexus.
„Extreme Wetterereignisse wirken sich nicht nur stärker auf benachteiligte Gemeinden aus, sondern Stromunterbrechungen können in bestimmten Situationen auch gefährlich und sogar lebensbedrohlich sein“, sagte Ji. „Wer über weniger Ressourcen verfügt, ist nur begrenzt in der Lage, aus Unwettersituationen zu evakuieren, und für Personen mit elektrischen medizinischen Geräten kann ein längerer Stromausfall katastrophale Folgen haben.“
Ji, der sich auf groß angelegte Datenanalysen für die Widerstandsfähigkeit von Stromnetzen spezialisiert hat, hat bereits an Verfahren zur Wiederherstellung der Stromversorgung unter Einbeziehung von Infrastruktur- und Versorgungsdiensten gearbeitet, wollte die Arbeit jedoch auf den Bereich der Gemeinden ausweiten. Das Team stellte die Hypothese auf, dass benachteiligte Gemeinschaften wahrscheinlich länger auf die Wiederherstellung der Stromversorgung warten. Um jedoch ein realistisches Bild der Mechanismen zu erhalten, musste das Team Datenmengen analysieren.
Sie erhielten Wetterdaten für acht große Hurrikane zwischen 2017 und 2020 von der National Oceanic and Atmospheric Administration und weiteren Hochwasserdatenbanken. Sie untersuchten außerdem Daten zu Stromausfällen von 15 Millionen Kunden im gleichen Zeitraum, der sich über neun Bundesstaaten, 588 Landkreise und 108 Versorgungsregionen im Südosten erstreckte.
Das Team nutzte Geodatenanalysen, um die Wetterauswirkungen in verschiedenen Regionen zu modellieren. Anschließend maßen sie den sozioökonomischen Status der Kunden mithilfe des Social Vulnerability Index, einem von den Centers for Disease Control erstellten Tool, das Indikatoren im Zusammenhang mit Armut, Wohnkosten, Bildung, Krankenversicherung und anderen Faktoren berücksichtigt, um den sozioökonomischen Status zu bestimmen. Duan und Ji entwarfen die Modelle und Schätzungen und analysierten dann die Ergebnisse, um den zugrunde liegenden Zusammenhang zwischen dem sozioökonomischen Status der Kunden und der Dauer ihrer Stromausfälle aufzudecken.
Ihre Ergebnisse zeigen, dass beim Vergleich wohlhabender und armer Gemeinden, die den gleichen Auswirkungen von Wetterereignissen ausgesetzt waren, arme Gemeinden im Durchschnitt 170 Minuten länger von Stromausfällen betroffen waren. Konkret fanden sie heraus, dass ein Rückgang des sozioökonomischen Status um ein Dezil mit einer um 6,1 % längeren Ausfalldauer verbunden ist. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der sozioökonomischen Verwundbarkeit und der Zeitspanne besteht, die vergeht, bis die Macht wiederhergestellt ist.
„Unsere Studie versucht auch, einige mögliche Erklärungen dafür auszuschließen, warum sozioökonomisch benachteiligte Menschen länger brauchen, um wieder zu Kräften zu kommen“, sagte Ganz. „Unsere Studie berücksichtigt beispielsweise die Bevölkerungsdichte in einem Landkreis und die höchste Anzahl von Ausfällen in diesem Landkreis, und wir beobachten immer noch, dass es in sozioökonomisch benachteiligten Gemeinden zu längeren Ausfällen kommt.“
Er vermutete, dass die „Hauptursache darin besteht, dass ärmere Gemeinden wahrscheinlich auch weiter von kritischer Infrastruktur entfernt sind oder umfangreichere Reparaturen an Stromleitungen benötigen, aber das sind wichtige Fragen für zukünftige Forschung.“
Die Ergebnisse können wichtige Implikationen für politische Entscheidungsträger haben und verdeutlichen die Notwendigkeit, die Richtlinien zur Erholung nach dem Sturm und zur Ressourcenzuteilung zu überdenken. Dienst- und Versorgungsanbieter gehen bei der Wiederherstellung der Energieversorgung richtliniengesteuerte Verfahren und Vorschriften ein. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass die Standardverfahren zur Wiederherstellung der Stromversorgung nach großen Stürmen zwar verfahrensmäßig fair sind, aber zu ungleichen Ergebnissen führen können. Eine stärkere Fokussierung auf Gemeinschaften könnte zur Lösung des Problems beitragen.
„Bei der Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes geht es nicht nur um die Infrastruktur und die Versorgungsunternehmen, sondern auch um die Menschen, denen sie dienen“, sagte Ji. „Der Erfolg bei der Erreichung politischer Ziele hängt von unserer Fähigkeit ab, die Merkmale zu identifizieren, die am meisten zu diesen ungleichen Auswirkungen beitragen, was uns wiederum bei der Entwicklung geeigneter Interventionen zur Verbesserung der Ergebnisse helfen kann.“
Mehr Informationen:
Scott C Ganz et al., Sozioökonomische Vulnerabilität und unterschiedliche Auswirkungen schwerer wetterbedingter Stromausfälle, PNAS-Nexus (2023). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad295