После урагана «Сэнди» климатологи и архитекторы исследуют, как сосуществовать с поднимающимся уровнем моря

После того как ветер, дождь и волны урагана «Сэнди» утихли, многие скромные дома в районе Челси-Хайтс в Атлантик-Сити (Нью-Джерси) были заполнены мутной водой до самых окон. Жители вернулись, чтобы найти дороги, затопленные штормовым нагоном. Некоторые передвигались по улицам на лодках.

Такой способ передвижения может стать более распространенным в районах, подобных Челси-Хайтс, поскольку прибрежные планировщики переосмысливают, как справляться с растущим риском ураганных наводнений в предстоящие десятилетия. Команда архитекторов и климатологов исследует новое видение, делая акцент на сосуществовании с поднимающимися водами, а не на защите зданий и инфраструктуры от штормовых нагонов. «Каждый дом станет домом на набережной», — сказал доцент архитектуры Принстона Пол Льюис. — «Мы пытаемся найти способ, чтобы каналы могли проходить и соединять каждый дом, чтобы на каяках и других небольших лодках можно было перемещаться по воде».

Исследователи стремятся ни много ни мало к переосмыслению планирования опасности наводнений для восточного побережья США. Новый подход, возглавляемый профессором архитектуры Принстона Гаем Норденсоном, отвергает строгую разделительную линию между сушей и водой, которую исторически навязывали прибрежные планировщики, отдавая предпочтение развитию «амфибийных пригородов» и ландшафтов, способных переносить периодические наводнения. Такие устойчивые проекты можно легко модифицировать по мере изменения технологий, условий и климатических прогнозов.

Для планирования будущих рисков наводнений климатологи Принстона используют математические модели ураганов, чтобы прогнозировать уровни штормового нагона в течение следующего столетия, учитывая влияние повышения уровня моря в разных местах. Четыре проектные группы — из Принстона, Гарвардского университета, Городского колледжа Нью-Йорка и Пенсильванского университета — используют эти прогнозы для разработки планов устойчивости для конкретных участков побережья: Атлантик-Сити; залив Наррагансетт в Род-Айленде; залив Ямайка в Нью-Йорке; и Норфолк, Вирджиния.

Проекты послужат руководством для «Комплексного исследования североатлантического побережья» Инженерного корпуса армии США — плана по снижению риска ущерба от наводнений для прибрежных сообществ, который должен быть представлен Конгрессу в этом месяце. «Инженерный корпус понимает, что им необходимо пересмотреть, что значит создавать устойчивые сооружения», — сказал Энрике Рамирес, научный сотрудник в области архитектуры в Принстоне и руководитель проекта, который выступает связующим звеном между проектными группами и официальными лицами Инженерного корпуса.

Идея проекта выросла из работы Норденсона над проектом до «Сэнди» по разработке творческих предложений по адаптации к повышению уровня моря в гавани Нью-Йорка. Проект завершился книгой «На воде: залив Палисейд» и выставкой 2010 года «Поднимающиеся течения» в Музее современного искусства Нью-Йорка. Предложения включали ремонт и удлинение существующих пирсов, а также создание водно-болотных угодий и наращивание небольших островов внутри гавани. «Это было дальновидно, потому что мы показали, что есть преимущества в строительстве объектов на воде», — сказал Норденсон.

Ураган «Сэнди» в 2012 году усилил актуальность долгосрочного планирования для побережья. Это привело к проекту «Structures of Coastal Resilience», финансируемому Фондом Рокфеллера и начавшемуся в октябре 2013 года. Проект управляется Энергетическим и экологическим центром Андлингера Принстона и расширит концепции устойчивого проектирования на другие прибрежные регионы, а также интегрирует прогнозы штормовых нагонов с прогнозами локального повышения уровня моря.

Одна из целей проекта — способствовать пересмотру абсолютных границ зон затопления на картах Федерального агентства по управлению в чрезвычайных ситуациях (FEMA), которые определяют требования строительных норм и ставки страхования. Климатическая наука показывает, что географические границы риска наводнений должны основываться на вероятностях и последствиях различных штормовых событий, а не на расположении искусственных дамб, которые могут быть перекрыты высоким штормовым нагоном. Действительно, многие дома и предприятия, разрушенные ураганом «Сэнди», не находились в зонах опасности наводнений на картах FEMA. «Сэнди действительно донес мысль, что в будущем мы должны действовать намного лучше», — сказал Майкл Оппенгеймер, профессор геонаук и международных отношений. — «Потому что пока мы здесь размышляем об этом, риск только возрастает».

По словам Нин Линя, доцента гражданского и экологического строительства, который возглавляет работу по прогнозированию уровней штормового нагона, также необходимы более совершенные строительные нормы. Текущие своды правил в основном касаются рисков землетрясений. «Пара глав посвящена ветру, и совсем немного страниц — наводнениям», — сказал Лин.

Крупномасштабные долгосрочные проекты, такие как дамбы и морские стены, были стандартным подходом к защите побережья. Но команда Coastal Resilience выдвигает иную точку зрения — справляться с периодическими наводнениями, а не бороться с ними. «Мы никогда не сможем предотвратить такие опасности. Мы можем только быть готовыми уменьшить их воздействие», — сказал Лин.

Устойчивые проекты предполагают поддержку, восстановление, а в некоторых случаях перепроектирование естественных элементов, таких как водно-болотные угодья и песчаные дюны. Эта так называемая «мягкая инфраструктура» может снизить воздействие волн, улучшить качество воды и создать новые рекреационные пространства. Планы проекта включают «многослойные системы естественных и инженерных сооружений, которые будут по-разному реагировать на разные опасности», — сказал Норденсон. — «Это более тонкий и более устойчивый подход».

Гибкость проектирования также является важной составляющей проекта. В идеале размеры и расположение сооружений будут адаптируемыми по мере улучшения прогностических моделей. Ученые продолжают спорить о том, как изменение климата повлияет на силу и частоту штормов. «Но мы пытаемся взять то, что знаем сейчас, и сделать все возможное, чтобы учесть неопределенности в наших знаниях, и использовать это, чтобы исследовать, как нам следует думать об адаптации», — сказал Джеймс Смит, профессор инженерии и прикладных наук.

Для прогнозирования будущих штормовых нагонов Лин и его коллега Талеа Майо используют тысячи синтетических ураганов, смоделированных климатологом Керри Эмануэлем из Массачусетского технологического института. «Всякий раз, когда вы изучаете ураганы, особенно так далеко на севере, ваши исторические данные очень ограничены, потому что событий просто недостаточно», — сказала Майо. — «Поэтому вместо того, чтобы основывать наш анализ рисков на исторических данных, мы используем синтетические данные». Команда Эмануэля использует существующие модели глобальной циркуляции климата для генерации 3000 синтетических, физически возможных штормов для девяти различных сценариев изменения климата на каждом из четырех исследуемых участков — в общей сложности более 100 000 штормов.

Чтобы сделать разумные прогнозы будущих опасностей наводнений, модели также должны учитывать повышение уровня моря. По словам геофизика Криса Литтла, штормовые нагоны — это краткосрочная версия повышения уровня моря. «Они оба способствуют прибрежным наводнениям», — сказал Литтл. — «Изменение климата будет ощущаться через наложение изменений в долгосрочных и краткосрочных колебаниях уровня моря». Локальные прогнозы повышения уровня моря имеют решающее значение для планирования. Созвездие факторов влияет на региональные различия, включая вертикальное движение земной поверхности, изменения в океанической циркуляции и таяние ледникового льда. «Мы живем в горячей точке, где локальное повышение уровня моря в прошлом было выше, чем в среднем по миру, и мы ожидаем, что так будет и в будущем», — сказал Оппенгеймер — до 40% выше, чем в среднем по миру. Одна из причин — медленное опускание суши вдоль восточного побережья (на миллиметр или два каждый год), наследие ледникового щита, который покрывал большую часть Северной Америки до примерно 12 000 лет назад.

Из-за неопределенностей климатологи работают с вероятностями. Команда Принстона спрогнозировала уровни затопления для штормов с периодами повторяемости в 100, 500 и 2500 лет. Период повторяемости в 100 лет аналогичен «столетнему наводнению» — это означает, что в любой конкретный год существует 1% вероятность возникновения такого уровня затопления. Эти прогнозируемые риски наводнений являются ключом к принятию разумных строительных и проектных решений перед лицом изменения климата. «Каждый, кто принимает решения, посмотрит и решит, какой риск допустим для его региона в контексте того, сколько будет стоить защита от этого риска», — сказал Оппенгеймер.

Проектные группы начинают проверять свои планы на соответствие прогнозам климатологов. Смоделированные локальные уровни воды покажут, какие сооружения могут быть затоплены будущими штормами и с какими вероятностями. Эти анализы могут побудить проектировщиков скорректировать высоту зданий, дорог или дюн в своих планах. И по мере развития науки этот процесс будет повторяться.

Истинная устойчивость требует изменения взглядов. В Атлантик-Сити, на котором фокусируется группа Льюиса из Принстона, узкий канал отделяет район Челси-Хайтс от знаменитой набережной и высотных казино, где работают многие жители. «У вас есть обширные территории пригородных районов, построенных на водно-болотных угодьях», — сказал Льюис. — «Две бинарные позиции — это отступление, когда вы возвращаете их в состояние водно-болотных угодий, и укрепление, то есть подход с морской стеной. И оба проблематичны».

Команда признает социальную и экономическую важность сохранения района. Но ограждение его морской стеной может быть непомерно дорогим, не говоря уже о непривлекательности. Что более важно, металлические или бетонные морские стены могут фактически усугубить затопление, когда территории за ними заливаются сильным дождем. У Льюиса и его команды принципиально иное видение таких мест, как Челси-Хайтс: «Мы рассматриваем возможность развития амфибийного пригорода», — сказал он. — «Мы хотим, чтобы вода приходила. Если будут построены бермы [земляные валы], они должны быть построены с серией шлюзов». Планы для Челси-Хайтс включают приподнятые дома и дороги, перемежающиеся каналами и восстановленными водно-болотными угодьями.

Льюис надеется, что эти идеи будут полезны политикам и Инженерному корпусу армии, который может применить концепции команды Принстона к Челси-Хайтс и другим подобным сообществам вдоль побережья Нью-Джерси. К концу этого века зеленые газоны пригородов могут превратиться в соленые марши.