Исследователи прогнозируют и помогают предотвратить последствия климатических кризисов для национальной безопасности

Используя новые наборы данных и вычислительные системы, исследователи Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США моделируют влияние изменения климата на безопасность страны. Эта работа помогает политикам и лицам, принимающим решения на федеральном, региональном и местном уровнях, быстро выявлять факторы риска и разрабатывать практические стратегии смягчения последствий.

Ученые лаборатории более двух десятилетий моделируют такие факторы, как температура, осадки и распределение населения. Сейчас они изучают, как изменение климата влияет на плотность населения, критическую инфраструктуру и безопасность, чтобы понять, как экстремальные климатические явления могут угрожать физической безопасности и запускать цепную реакцию экономических последствий и других вызовов национальной безопасности. Например, рост температур, снижающий возможности для сельского хозяйства, может привести к массовой миграции, а ураганы и зимние штормы — нарушить работу энергосистем.

«Мы стремимся понять реальные последствия таких явлений, как повышение уровня моря и изменения температуры и осадков, для людей», — заявил Картер Кристофер, руководитель секции Human Dynamics в директорате National Security Sciences. Исследователи изучают взаимосвязь климата и безопасности с разных точек зрения, чтобы лица, принимающие решения, могли стратегически планировать защиту людей.

Моделирование населения в беспрецедентном масштабе

Группа Built Environment Characterization под руководством Банданы Кар оценивает риски и устойчивость критической инфраструктуры и городов с помощью ГИС-технологий, спутникового дистанционного зондирования и вычислительной науки. Поскольку системы инфраструктуры взаимосвязаны, даже косвенные проблемы, такие как рост стоимости перевозок, могут повлиять на цепочки поставок. Группа создает специализированные наборы данных и модели для прогнозирования климатических воздействий и предотвращения экономических потерь, травм и гибели людей.

Группа Human Geography под руководством Мари Урбан изучает распределение и динамику населения по всему миру, используя географическую data science. Их цель — выявить текущее и будущее неравенство и уязвимости. Программа моделирования населения LandScan, финансируемая Национальным агентством геопространственной разведки (NGA), на основе данных переписи США дает детальную картину нахождения людей в жилых районах, офисах, школах и других местах. Алгоритмы LandScan учитывают социокультурные, экономические и демографические факторы, моделируя активность населения в течение дня, что помогает изучать последствия внезапных климатических угроз.

«LandScan помогает правительствам и ученым планировать и изучать потенциальные последствия стихийных бедствий, таких как ураганы, цунами и землетрясения», — пояснила директор программы Эми Роуз. Команда также исследует долгосрочное влияние повышения уровня моря на рост городов и топологию побережий.

Движение к энергетической и экологической справедливости

С помощью фреймворка UrbanPop исследователь Джо Туччилло создает высокодетализированные модели социального состава небольших групп населения (600–3000 человек). Эти данные помогают выявлять районы, которые могут не иметь доступа к чистой энергии или непропорционально сильно пострадать от стихийных бедствий и других последствий изменения климата. UrbanPop использует данные Американского опроса общества (ACS) Бюро переписи населения США для оценки демографического состава, сохраняя при этом конфиденциальность респондентов.

Исследователь Криста Брелсфорд моделирует, как расположение и структура зданий к 2050 году повлияют на локальные температуры, влажность и скорость ветра. Она изучает, как эти изменения отразятся на жизни сообществ, особенно в экономически и физически неблагополучных районах, более уязвимых к наводнениям и загрязнению воздуха. «Важно учитывать, что худшие последствия неблагоприятных климатических эффектов, скорее всего, почувствуют те, кто уже наиболее уязвим», — отметила Брелсфорд.

Ожидается, что приток миллионов новых жителей в города по всему миру изменит их «микроклимат», что может привести к волнам жары и эффекту «городского теплового острова». Эти исследования направлены на то, чтобы предоставить лицам, принимающим решения, данные, необходимые для смягчения экологических угроз и принятия обоснованных решений в области национальной безопасности.