研究

飓风的准备

365wm完美体育官网登录的工程师们致力于建造适应气候变化的房屋

2022年8月23日

随着国家接近大西洋飓风季节的高峰, 一个由土木和环境工程师组成的365wm完美体育官网登录团队正在努力使更多的房屋具有气候适应性.

特蕾西Kijewski-Correa, 土木与环境工程、地球科学与全球事务教授, 该小组将与查尔斯湖的居民一起工作, 路易斯安那州, 为社区从自然灾害中恢复创造一个新的框架, 对房主进行风险教育,鼓励对房屋进行必要的升级改造.

但这仅仅是个开始. 基耶夫斯基-科雷亚也是一个项目的联合首席研究员,该项目将首次模拟大飓风对全尺寸结构的综合影响.

基耶夫斯基-科雷亚在这些领域的工作总结 是最近发行的. 请继续阅读有关建筑法规当前问题的更多信息, 需要基于市场的激励和详细的规划来创建全国第一个风浪综合效应模拟器.

从长远来看,这项研究将如何帮助房主?

沿海的房主现在生活在巨大的风险中. 当地的建筑规范不能完全保护你免受破坏性飓风的伤害,给你的家造成损失. So, 如果你想要一个飓风过后可以回家的家, 实际上,你的投资必须超出建筑规范的要求. 第一步也是最重要的一步是帮助房主了解如何做出这些选择, 更重要的是, 如何激励他们做出这些选择. 这就是目前许多重大挑战所在.

人们没有意识到当地的建筑法规并不能保护他们. 即使他们这么做了, 许多人都很难做出这个艰难的决定,即预先投资保护未来不确定的飓风. 监管和市场体系中必须有很多激励措施才能使其发挥作用, 无论是保险信用, 税收抵免或各种津贴, 包括增加抗飓风财产的估值. 这就是我们所看到的最大的潜在激励——你的房子的房地产评估反映了缓解投资.

这其中很多都是为了了解如何将美国文化从对灾难的反应转变为更好地重建, 在下一次飓风袭击之前,积极地建造更好的房子. 因为现在, 沿海社区不断增加的损失已经使我们的保险系统破产. 我们不能再这样下去了. 这是不可持续的 

这项研究的目的是研究一个受灾最严重的地区,并找出如何让房主接受准备的想法——因为气候变化就在这里. 是现在,而且影响很严重. 我们需要摆脱保险文化,摆脱等待联邦应急管理局到来的文化. 如果房主没有准备好,他们最终会被冷落.

在过去的两年里, 我们创造了单次飓风就造成数十亿美元损失的记录, 洪水或野火造成的损失超过10亿美元. 去年发生了创纪录的220亿美元损失事件. 这是一幅发人深省的画面,显示出整个国家正在遭受怎样的破坏. 我们得更主动一点. 我们的工作表明,我们已经创造了一种安全网络的文化来控制症状. 我们并没有真正解决这个问题.

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沿海的房主知道他们需要做什么样的结构改进来防止更强吗, 气候事件加剧?

他们不. 我们的研究已经表明,我们的国家战略存在多重缺陷.

首先是监管体系. 建筑规范给人一种错误的印象,认为你是安全的,因为你是按规范建造的. 这里有两个问题. 首先,必须采用具有约束力和有效性的建筑规范. 目前,我们的八个沿海州没有在全州范围内采用或执行建筑规范. So, 当13个最危险的州中有8个没有具有约束力的全州建筑法规时, 这是个问题.

大约每四年一次, 像我这样的工程师为一套新的国家建筑规范提供咨询——但各州必须采用它们. 即使是那些采纳了它们的州, 比如北卡罗来纳州, 通常在两个周期后采用它们——也就是八年之后. 气候变化的速度比这还要快. 到那时,这些法规已经过时,房主再次面临风险.

我认为大多数美国人没有意识到的第二个问题是建筑规范是为了所谓的“生命安全”而设计的.“如果你的家在这些事件的路径上, 这就是居民被疏散的原因,我们不让你呆在家里,因为我们知道这会造成严重的破坏,我们希望你能活着出来. 这种理念创造了一种更实惠的建筑规范,但也允许重大损失. 你的房子通过了检查,是什么意思? 美国人认为“好吧”, 我天生就会写代码,“但这个密码设定了一个门槛,只会让你活着出去. 那个代码到底给了你什么? 没人告诉你. 这样的准则允许没有地方回家,我想大多数美国人不知道这一点. 作为房主,我也考虑过这个问题. 这个过程过于简单化,在我们购买房产时所承担的风险方面缺乏透明度.

第三个问题是建筑规范只适用于新建筑. 因此,即使所有50个州都遵守规定,美国的建筑库存周转也非常缓慢. 目前的住房赤字, 该国不到10%的建筑物是在一年内建成的. 这意味着90%都是过时的. 在我们看到变化之前,所有东西都需要10年的时间自然地分崩离析,被替换和循环. 市场上也有比10年老得多的建筑. 我们不会以10年为周期拆除它们, 我们没有足够大的强制性激励措施来迫使现有建筑按照最新的规范进行改造.

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强制改造或强制采用建筑规范有多现实?

现实情况是,我们无法获得进行全面监管改革的政治意愿. 这就是为什么我们最近把重点放在基于市场的激励措施上, 我们在北卡罗来纳州的研究已经证明是可行的,这也是我们现在在路易斯安那州探索的事情之一.

我们还专注于风险沟通和激励信息. 各州在做什么来宣传这个消息? 各州出台了怎样的激励措施啊? 有保险和/或税收抵免来建造一个更安全的家吗? 更重要的是,房地产市场是否宣传和重视一个更安全的家? 我们发现,到目前为止,北卡罗莱纳州行为改变最积极的驱动因素是人们相信市场会重视改善. 他们投资是因为他们认为,当他们五年后卖掉房子时,这些东西就会有价值, 就像花岗岩台面一样,这是一项会有回报的投资.

问题在于,市场只会以适度的速度回报这样的投资. 我们看到这项投资的市场价值增加了1%. 我们希望看到它像你在Zillow上做广告的厨房一样被对待. 房地产经纪人说的第一件事是这房子能抵御飓风这就增加了50美元,按市场价值折算. 我们需要推动这个行业朝着这个方向发展,就像我们为绿色建筑提供信贷一样. 这在房地产行业都是可行的——但我们需要证据来证明,如果我们做了所有这些事情, 人们会开始有不同的行为, 这就是我们研究的意义所在. 我们正试图与房地产行业联系起来,以显示人们会购买具有这些特征的房子的数据, 它对建立更安全的社区有更大的好处. 我们希望房地产行业开始推动这一点, 我们正在与365wm完美体育官网登录的菲茨杰拉德房地产研究所合作, “OK, 如果法律不改变的话, 我们能否推动底层市场的变革?”

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你的研究是否解决了服务不足社区的需求?

我们选择了查尔斯湖, 路易斯安那州, 因为这是一个受到飓风劳拉直接打击的服务非常不足的社区. 从人口统计学的角度, 它比我们之前在种族和收入方面进行研究的北卡罗来纳州社区更加多样化. 我们没有关于这些社区的数据,无法知道他们对气候变化的严重威胁的信念是否会改变.

我们研究的一个方面是看家庭是否有足够的带宽——不仅是经济上的,还有时间上的, 能源和主动性-考虑这些主要的改造或升级到他们的家. 如果家庭没有带宽, 那么,传递信息和激励措施将毫无意义——对贫困家庭也是如此, 我们假设这将是一个问题. 

在我们的研究中第一次做一个恢复场景, 我们将与那些因为房屋被毁而不得不重建家园的人们交谈,或者与那些受到重大警醒的人们交谈. 我们让那些被袭击的人参与进来, 或者是所谓的“侥幸脱险”,这意味着他们非常接近被击中. 

这里的想法是我们能否将自然发生的事情与重建的信息结合起来,所以当联邦应急管理局, 在这些事件发生后,国家层面的支持和家庭保险公司就会介入, 我们可以让房主做出更好的选择,或者, 再一次。, 补贴, 例如, 一些升级对低收入家庭来说成本更高. 这样,这些家庭就有能力让他们有限的资金走得更远. 在复苏周期中,有很多机会可以利用这种资本注入来更好地重建. 现在, 我们发现大多数社区都是这样重建的, 因为消息传递没有及时告诉他们该怎么做. 

我们通过 结构极端事件侦察 (StEER) Network分析了问题所在, 所遭受的破坏以及我们如何利用这些信息及时地为重建周期提供消息. 什么样的动机会促使房主采取行动呢? 如果你用正确的动机传达了正确的信息,那么会发生什么呢? 

这包括帮助联邦应急管理局了解他们应该努力帮助那些经历我们所说的“险些失败”的家庭.“他们眼睁睁地看着自己的邻居失去了整个房子. 也许你会更准备好发送信息,并进行那些可以提高你的家的恢复力的小投资?

这是一个在下一次飓风来临前及时改变行为的机会.

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So, 目前没有人向“差一点”的房主伸出援手,建议他们升级抵御能力,以保护他们的房屋免受下一次飓风的侵袭?

正确的. 他们可能会在新闻中听到或看到一般的信息, 但在有针对性的推广方面, 我们正在努力帮助联邦应急管理局和其他联邦和州合作伙伴利用这些教育机会. 我们的数据将显示房主是否真的是可移动的,以及他们的意见是否因为看到邻居的房子被掏空而受到影响. 

我们在北卡罗来纳州收集的数据告诉我们,那里的房主认为气候正在发生变化. 他们认为飓风越来越强. 他们甚至相信他们的房子会被击中. 但他们认为不会严重受损. 他们认为即使它被击中,他们也会没事的. 所以,我们想知道,什么是让人类改变行为的警钟?

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从你多年来做这项研究的经验中,你观察到了什么?

有很多好的技术进步都在最后一英里夭折了,因为我们不明白人类将如何接受或拒绝这种想法. 作为一名工程师,我真的很沮丧. 我们有建筑规范,但没人遵守. 发生了什么事?? 我对技术转让中出现的问题越来越感兴趣. 如果我们, 作为工程师, 事先知道障碍是什么, 我们的研究方法可能会非常不同, 了解约束条件以及如何影响人类.

如果我了解到一个家庭可能真正感兴趣的缓解投资, 然后我们知道我们可以停止在其他干预措施上浪费时间. 让我们来看看如何让房主愿意做的事情尽可能简单和便宜.

我所做的很多工作都是为了理解为什么房主不遵循工程师提供的那些伟大的知识, 采用的障碍和利益相关者群体在第一天的心态——理解我们应该解决的问题.

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这项研究是否也适用于其他气候事件和灾害?

绝对. 这项研究是关于创造一种新的、跨学科的方法,可以扩大规模. 我们将能够做更多的比较工作. 因为德州, 与路易斯安那州相比, 会有一套不同的规范吗, 不同的经历, 影响人们思维方式的不同监管和法律结构. 我们需要通过复制这一过程来研究墨西哥湾沿岸和大西洋沿岸的人类决策.

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Kijewski-Correa是12美元的联合首席研究员.设计一个最先进的飓风模拟器. 该项目由佛罗里达国际大学领导,由美国国家科学基金会资助.

为什么要设计这个新的飓风模拟器?

我们将能够在这个模拟器中放置一个全尺寸的房子,并首次在大风和海浪的共同作用下在五级风暴中摧毁它. 我们希望推动物理硬件跟上气候的变化. 我们已经看到了超出规模的飓风. 我们知道,我们需要超越美国现有设施的测试能力, 在强度和设施的规模上.

我们可以向官员们展示, 监管机构和利益相关者可以观看该测试的视频,或者让他们亲自观看. So, 说服Calcasieu教区的建筑规范官员, 路易斯安那州, 例如, 我们需要对代码进行具体的修改, 他们会明白的.

它将改变一切.

当我们通过模拟器向他们展示损伤时,我们可以说, 这就是当前做法的脆弱之处, 更重要的是, 看看一个家庭与我们的新缓解措施相比表现如何.

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365wm完美体育官网登录在设计这个模拟器时扮演了什么角色?

365wm完美体育官网登录是领导团队的一部分,试图做一些以前从未做过的事情. 这将是我们第一次能够在一个设施中模拟真正的飓风,同时实现水和风的流动.

我们通常用三种方法模拟伤害. 首先,我们可能会在一个较小的设施里做一个小实验,就像我们现在在美国的实验室一样.S. 我们可以在大隧道里建个小房子吗. 但由于模型的规模小,这些模型并不能很好地捕捉到物理现象.

第二种方法是建立先进的计算机模型. 但是,如果它们没有以一种复制现实生活的方式进行校准——这些模型最终有其自身的局限性, 这些模型必须根据现实条件进行验证和校准. 

然后是我的工作:实地观察. 我们衡量这些现象及其对社区的影响. 你得到的就像最后的快照——之前和之后. 当事情发生的时候,我们不在现场看什么时候断裂了, 它是如何摧毁其他东西或损坏下一个房子的. 我们进来,看到一堆混乱,我们记录下来. 虽然这是最现实的, 我们无法控制这个自然实验室并在整个风暴中观察它.

在这个项目中, 我们想把这三种不同的方法带到现场, 计算模拟风暴, 有史以来第一次一起做实验.

一旦我们将这些计算模型与设施中的实验进行校准,就可以为我们的实地观察重建条件, 然后,我们可以使用这些模型以经济有效的方式运行更大的模拟或其他场景. 例如, 在我们测试了一栋房子之后, 我们可以可靠地为30人甚至30人的社区建立模型,在计算机世界中,000所房屋意味着我们可以模拟整个社区受到冲击,并探索不同缓解投资的回报. 只有在我用一所房子的大规模实验校准了模型后才有可能, 让我对复制有信心.

在这种情况下, 我们正在实地测量飓风的风力和海浪,并在实验中使用这些数据来驱动机器. 我们将重现地面的真实情况,重现受损情况. 当我们这样做的时候, 我可以把从多里安飓风中收集的数据用物理实验在模拟器中重现多里安. 然后我就可以校准一个计算模型来放大它, 说, 巴哈马的马什港. 我们可以重现发生了什么,并帮助巴哈马政府运行场景,了解如何在未来防止这种情况发生.  

只有第一次把这三件事结合在一起,才会发生这种情况, 这样数据就连接起来了, 而不是孤立无援, 365wm完美体育官网登录在打破这些藩篱方面发挥了领导作用, 这就是为什么我们是指导设施设计的机构之一.

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在美国没有这样的东西.S. 现在?

在南卡罗来纳有一个大型设施, 哪一种能装下一间全尺寸的房子, 但它不包括风暴潮和海浪的任何影响. 我们将能够模拟这些危害的综合影响, 而且强度比其他大型设施都高. 还有一些设施结合了风和水的模拟, 但在较小规模的海洋学研究中, 所以他们不能对建筑物和其他民用基础设施进行破坏性测试. 

有了第一笔拨款,我们就有1200万美元用于设计. 我们的团队正在参观这些设施和其他设施,以了解它们的能力和痛点——甚至利用它们的设施生成一些初步数据——这样我们就可以根据这些见解设计我们的设施. 我们已经根据他们提供的数据建立了计算模型,来探索我们认为这个设施会是什么样子, 以及它将如何运作. 所以不要盲目设计, 我们正在根据现有设施的数据模拟它将如何执行.

你必须设计环境的物理特性,既要忠实于自然,又要切合你在封闭设施中可以控制的东西. 我们还计划建造一个原型, 未达到最大尺寸, 但是在小范围内,通过改造一些现有的设施,让风扇在水面上高速推动风. 我们想要一个经过深思熟虑的设计,以确保机制正常工作,我们不会因为消耗大量不必要的水和电而对环境造成不良影响.

随之而来的是整合所有的现场数据, 建立计算模型和网络基础设施,将数据从实验中提取出来,并创建这些美丽的可视化,预测整个社区的影响. 这就是为什么需要这么大的团队, 包括那些建造了类似设施的人, 具有实地考察和计算模型专业知识者. 我们正在做的部分工作是改变我们进行研究的方式,培养一支准备好应对气候变化的未来劳动力队伍.

我们正在考虑如何教海岸和风力工程师一起进行研究,一起训练学生. 融合是一个主题——在方法上和学科上汇集的不仅仅是沿海和风力工程师, 还有社会科学家和政策专家. 从第一天起,我们就会让沿海社区参与进来,问他们, 我们应该在这个工厂里做什么样的工作最适合你呢? 加快这些发现成为政策的要求是什么? 我们希望预先定义这些,这样我们就可以在实验的第一天就降低这些障碍,并快速跟踪这些信息,形成建筑规范或分区政策.

如果我们第一天就把他们抓进来, 我们有机会将这项工作转化为这些社区的持久变化.

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