Результаты, которые были проверены с использованием данных о воздействии урагана Харви на район Хьюстона, были опубликованы сегодня в Nature Communications.
«Чтобы подготовиться к изменению климата, мы должны знать, где наводнение приводит к наибольшим сбоям в транспортных маршрутах. Сетевая наука обычно указывает на самые большие взаимодействия или на наиболее популярные маршруты.
Это не то, что мы видим здесь », – сказал Цзянси Гао, доцент кафедры информатики Политехнического института Ренсселера и ведущий автор исследования. "Небольшой ущерб, вызванный наводнением, может вызвать внезапные широко распространенные сбои."
Гао, сетевой ученый, работал с учеными-экологами из Пекинского педагогического университета и физиком из Бостонского университета, чтобы согласовать традиционные модели сетевой науки, которые предсказывают, как конкретные нарушения влияют на дорожную сеть, с моделями науки об окружающей среде, которые предсказывают, как топография влияет на наводнения.
Традиционная сетевая наука предсказывает постоянные уровни повреждений, и в этом случае выбивание второстепенных дорог или перекрестков нанесет лишь незначительный ущерб сети. Но из-за того, как вода течет по суше, добавление топографической информации дает более точный прогноз.
Во Флориде увеличение количества осадков с 30 до 35 мм привело к повреждению 50 процентов дорожной сети. А в Нью-Йорке Гао обнаружил, что сток более 45 мм изолировал северо-восточную часть штата от внутренних районов Соединенных Штатов.
В китайской провинции Хунань увеличение количества осадков с 25 до 30 мм привело к повреждению 42 процентов провинциальной дорожной сети.
В провинции Сычуань увеличение количества осадков с 95 до 100 мм выбивает 48.7 процентов провинциальной дорожной сети. А в целом и прирост осадков со 160мм до 165мм выбил 17.3 процента дорожной сети в Китае и резко изолировала западную часть материкового Китая.
Исследователи подтвердили свою модель, сравнив прогнозируемые результаты с наблюдаемыми отключениями дорог в Хьюстоне и Юго-Восточном Техасе, вызванными ураганом Харви.
Их модель предсказывала 90.6 процентов сообщений о закрытых дорогах и 94.1 процент зарегистрированных затопленных улиц.
"Мы взломали данные. Ураган Харви вызвал одни из самых масштабных отключений дорог в США.S. истории, и наша модель предсказала этот ущерб ", – сказал Гао. "Добавление трехмерной информации приводит к более необычным схемам отказов, чем мы ожидали, но теперь мы разработали математические уравнения для прогнозирования этих схем."
К Гао присоединились в исследовании Вэйпин Ван и Шайни Ян из Пекинского педагогического университета, а также Х. Юджин Стэнли из Бостонского университета. В Rensselaer исследование финансировалось Управлением военно-морских исследований и грантом Программы знаний и инноваций в Rensselaer.