บทความเบื้องหลังนี้จัดทำขึ้นเพื่อ Livescience โดยร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 17 วิลเลียมเชกสเปียร์เขียนว่า "น้ำท่วมใหญ่ได้บินจากแหล่งที่มาง่าย ๆ "ปรากฎว่าข้อสรุปของเช็คสเปียร์ถือขึ้นมา: นักวิทยาศาสตร์กำลังแสดงให้เห็นว่าลำธารเล็ก ๆ อาจเก็บความลับไปสู่น้ำท่วมใหญ่
ในเดือนมิถุนายน 2551 ไม่มีใครคาดว่าจะมีน้ำท่วมถึงระดับน้ำท่วม 500 ปีในรัฐไอโอวา น้ำท่วมที่ท่วมท้นและเขื่อนกั้นน้ำในพื้นที่ที่มีประชากรเช่น Cedar Rapids และ Iowa City ที่ซึ่งแม่น้ำซีดาร์และไอโอวา crested ที่ระดับสูงอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน
ผู้อยู่อาศัยหลายพันคนถูกอพยพออกไปและมีการประกาศ 83 มณฑลของรัฐไอโอวา 99 มณฑลพื้นที่ภัยพิบัติ- มหาวิทยาลัยไอโอวา (UI) ติดอยู่ในเส้นทางของน้ำท่วมที่สูงขึ้นได้รับความเสียหายหลายร้อยล้านดอลลาร์
แม้จะมีการสูญเสีย Witold Krajewski และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ UI ได้รับโอกาสที่หายากในการศึกษาด้านธรณีฟิสิกส์ของน้ำท่วมในเวลาจริงและวิเคราะห์ผลกระทบหลังการเกิดน้ำท่วมต่อผู้อยู่อาศัย
ด้วยการระดมทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) นักวิจัย UI ได้ขยายความพยายามของพวกเขานอกเหนือจากธรณีฟิสิกส์เพื่อรวมการวิจัยน้ำท่วมในสาขาสังคมศาสตร์สุขภาพและสาขาอื่น ๆ Krajewski ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมและวิศวกรวิจัยที่ UI ได้เป็นผู้นำความพยายามเหล่านี้ในฐานะผู้อำนวยการศูนย์อุทกภัยรัฐไอโอวาแห่งใหม่
ที่ด้านบนของวาระการประชุมของเขาคือการพัฒนาระบบเตือนภัยน้ำท่วมต้นแบบและระบบการพยากรณ์เพื่อลดผลกระทบของน้ำท่วมในอนาคต
คุณออกแบบระบบเตือนภัยน้ำท่วมได้อย่างไร?
นักวิจัยติดตามปริมาณน้ำฝนซึ่งสังเกตได้จาก National Weather Serviceระบบเรดาร์สภาพอากาศรุ่นต่อไปในขณะที่มันเดินทางผ่านเครือข่ายของลำธารและแม่น้ำที่ระบายภูมิทัศน์ของรัฐไอโอวา
“ แนวคิดของเราเน้นการศึกษาลำธารเล็ก ๆ มากกว่าแม่น้ำขนาดใหญ่และเน้นบทบาทของลำธารเครือข่ายที่กว้างขึ้นการรวบรวมและการขนส่งปริมาณน้ำฝน” Krajewski กล่าว "การสังเกตลำธารเล็ก ๆ และการตรวจสอบความชื้นในดินช่วยให้เราเข้าใจและทำนายได้ดีขึ้นว่าปริมาณน้ำฝนและน้ำท่ามีส่วนทำให้เกิดน้ำท่วมได้อย่างไร"
เพื่อช่วยในการวิเคราะห์เช่นนี้ศูนย์น้ำท่วมรัฐไอโอวากำลังวางแผนที่จะปรับใช้ระบบเซ็นเซอร์ในสตรีมใกล้เคียงเพื่อรวบรวมข้อมูล สิ่งที่วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์เรียนรู้จะช่วยเพิ่มความเข้าใจโดยรวมของน้ำท่วมและปรับปรุงความแม่นยำของระบบเตือนภัยน้ำท่วม
การวิจัยน้ำท่วมก่อนหน้านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ UI เป็นจุดเริ่มต้นที่ยอดเยี่ยมแล้ว ก่อนเกิดภัยพิบัติ Krajewski ทำงานร่วมกับ Vijay Gupta จาก University of Colorado และอื่น ๆ ในโครงการที่ได้รับการสนับสนุนจาก NSF ที่รู้จักกันในชื่อ Hydro-Kansas ความพยายามนั้นมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาทฤษฎีธรณีฟิสิกส์ที่ซับซ้อนและแม่นยำยิ่งขึ้นของน้ำท่วม
การคำนวณการจับคู่ของเครือข่ายแม่น้ำในอุดมคติที่มีข้อมูลน้ำท่วมจากอ่างทดลองขนาด 21 ตารางกิโลเมตร (8 ตารางไมล์) ในมิสซิสซิปปี, Gupta และเพื่อนร่วมงานวิจัยของเขาค้นพบทรัพย์สินที่น่าทึ่ง: เครือข่ายสตรีมและน้ำท่วมมีความสัมพันธ์ร่วมกัน เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคาดการณ์การค้นพบจากพื้นที่การศึกษาขนาดเล็กไปจนถึงพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่กว่ามากดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างเครือข่ายกระแสและน้ำท่วมสามารถวัดได้และทำนายได้
เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านั้นนักวิจัยจึงตระหนักถึงขนาดของน้ำท่วมเพิ่มขึ้นตามกฎหมายทางคณิตศาสตร์ที่เข้าใจได้ดีจากแหล่งต้นน้ำขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ ข้อสรุปกำลังถูกทดสอบจากข้อมูลการไหลของกระแสในลุ่มน้ำ Whitewater ที่มีขนาดใหญ่กว่าทางตะวันออกของ Wichita, Kansas ภายใต้โครงการ Hydro-Kansas เมื่อน้ำท่วมไอโอวาปี 2551 มาถึงการวิจัยลุ่มน้ำ Whitewater ให้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการทดสอบ
“ น้ำท่วมที่พบเมื่อปีที่แล้วในแอ่งซีดาร์และไอโอวาแสดงกฎหมายพลังงานที่ดี” Krajewski กล่าวถึงกฎหมายคณิตศาสตร์ที่ช่วยให้นักวิจัยพบความสัมพันธ์ในชุดข้อมูล "นี่เป็นการค้นพบที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนมันมีความหวังในการปรับปรุงการทำนายน้ำท่วมอย่างมากจากกระบวนการทางกายภาพที่ทฤษฎีธรณีฟิสิกส์ของน้ำท่วมกำลังพัฒนา"
Krajewski ยังใช้แผนที่น้ำท่วมเพื่อพัฒนาระบบเตือนและการพยากรณ์ เมื่อเกิดน้ำท่วมครั้งใหญ่นักวิจัยได้รับการสนับสนุนจากศูนย์การทำแผนที่เลเซอร์ทางอากาศแห่งชาติของ NSF ที่แมปทางเดินขนาดใหญ่ของแม่น้ำไอโอวา นักบินในเครื่องบินเบาบินไปทั่วบริเวณภัยพิบัติและรวบรวมข้อมูลระดับความสูงของน้ำท่วมเมื่อยอดคลื่นน้ำท่วมเคลื่อนตัวไปทั่วภูมิภาค ข้อมูลแสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์และวิศวกรโดยละเอียดข้อมูลที่อาจช่วยทำนายผลกระทบน้ำท่วมและช่วยในการวางแผนและพัฒนาพื้นที่ในอนาคต Iowa Flood Center กำลังดำเนินการเพื่อให้มั่นใจว่าภูมิภาคไอโอวาได้ปรับปรุงแผนที่น้ำท่วม
“ แผนที่มีประโยชน์มากมาย” Krajewski กล่าว "พวกเขาให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับนักวางแผนและผู้เผชิญเหตุฉุกเฉินเกี่ยวกับการประเมินความเสี่ยงและเมื่อรวมกับแบบจำลองตามทฤษฎีการวิจัยของน้ำท่วมพวกเขาจะเป็นระบบพยากรณ์น้ำท่วมแบบเรียลไทม์ใหม่"
ชุมชนวิชาการที่ UI หวังว่าศูนย์น้ำท่วมรัฐไอโอวาเป็นขั้นตอนแรกในการจัดตั้งวิธีการวิจัยและการศึกษาน้ำท่วมระดับชาติถาวร
หมายเหตุบรรณาธิการ: งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) หน่วยงานรัฐบาลกลางถูกเรียกเก็บเงินจากการระดมทุนการวิจัยขั้นพื้นฐานและการศึกษาในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ดูเบื้องหลังการเก็บถาวร-
