Spatiotemporal analyses of Extreme Precipitation and Flooding in Tennessee

Water is een constante metgezel van het leven, maar wanneer het arriveert met te veel kracht of op de verkeerde plek, wordt het een destructieve kracht die in staat is landschappen te hervormen en gemeenschappen te verwoesten. In de Verenigde Staten domineren twee verschillende soorten waterrampen de krantenkoppen: overstromingen, wat de langzame, stijgende inundatie van droog land door overlopende rivieren en beken is, en flash floods (plotselinge overstromingen), die plotselinge, gewelddadige vloedgolven zijn die binnen enkele minuten na zware regenval kunnen ontstaan. Hoewel wetenschappers al lang weten dat extreme weersomstandigheden frequenter worden, vereist het begrijpen van waar en hoe precies deze gevaren veranderen een blik op het verleden door een specifieke lens. Onderzoekers moeten niet alleen kijken naar hoe vaak stormen voorkomen, maar ook naar waar ze plaatsvinden, hoe vaak ze dezelfde plaatsen treffen, en of de schade die ze veroorzaken in de loop van de tijd erger wordt. Dit soort onderzoek helpt gemeenschappen zich voor te bereiden op een toekomst waarin de regels van water en weer kunnen verschuiven.

Een team van onderzoekers aan de East Tennessee State University heeft onlangs dit soort diepgaand, op de tijd gerichte onderzoek toegepast op de staat Tennessee. Ze bouwden een digitaal model waarmee ze de dertig twee jaar durende weersgeschiedenis, county voor county, konden zien ontvouwen om te zien hoe zware regenval, rivieroverstromingen en flash floods zich in de hele staat hebben gedragen. Hun doel was om verder te gaan dan eenvoudige tellingen van stormen en in plaats daarvan de evoluerende patronen van gevaar in kaart te brengen. Ze ontdekten dat hoewel het aantal overstromingsgebeurtenissen in sommige gebieden is toegenomen en in andere is afgenomen, het verhaal van de schade een ander, urgenter verhaal vertelt. In het centrale deel van de staat neemt de frequentie van zware regenval toe, en de financiële tol van overstromingsrampen stijgt scherp, zelfs in plaatsen waar het aantal overstromingen niet noodzakelijkerwijs is toegenomen.

Om deze veranderingen te begrijpen, behandelden de onderzoekers de staat als een levende tijdlijn. Ze verzamelden gegevens van elke zware regenval, elke rivieroverstroming en elke flash flood die tussen 1991 en 2022 werd geregistreerd. Voor de regen keken ze naar stormen die sterk genoeg waren om eens per jaar, eens per twee jaar en eens per vijf jaar te worden verwacht. Voor de overstromingen volgden ze zowel hoe vaak ze voorkamen als hoeveel geld ze kostten aan eigendomsschade. Ze voerden deze enorme hoeveelheid gegevens vervolgens in een computersysteem dat de informatie organiseerde in een driedimensionaal rooster. In dit rooster vertegenwoordigden de horizontale lagen de geografie van de negentig vijf counties van Tennessee, terwijl de verticale as de tijd vertegenwoordigde, strekkend van de vroege jaren negentig tot het heden. Dit stelde het team in staat om niet alleen te zien waar gebeurtenissen plaatsvonden, maar ook hoe die patronen zich over decennia heen bewogen en intensiveerden.

De resultaten onthulden een staat in transitie. Verspreid over Tennessee is het aantal counties dat een toename in zware neerslag ervaart, veel groter dan het aantal dat een afname ziet. Deze trend is bijzonder sterk in het midden van de staat, waar een cluster van counties een consistente hotspot voor intense regen is geworden. In sommige van deze centrale counties is het aantal zware regenvalgebeurtenissen in de afgelopen jaren verdubbeld of verdrievoudigd in vergelijking met het begin van de onderzoeksperiode. De onderzoekers identificeerden specifieke gebieden, zoals de Nashville Basin en de randen van de Cumberland Plateau, waar deze zware regenval een regelmatige, intensiverende factor van het lokale klimaat wordt.

Toen het team hun aandacht richtte op flash floods, werd het beeld complexer. In het westelijke deel van de staat, specifiek in de counties Shelby en Tipton, neemt het aantal flash flood-gebeurtenissen duidelijk toe. Echter, in veel andere delen van de staat is het aantal flash floods daargenomen of is het gelijk gebleven. Dit zou kunnen suggeren dat het gevaar in sommige plaatsen afnebt, maar de gegevens over eigendomsschade vertellen een ander verhaal. In de centrale en oostelijke delen van de staat stijgt het geld dat verloren gaat aan flash floods gestaag. Dit betekent dat hoewel er in sommige gebieden minder flash floods kunnen zijn, de gebeurtenissen die wel plaatsvinden, meer ernstige schade veroorzaken. Het is een beetje als een storm die minder vaak toeslaat, maar een hardere klap uitdeelt wanneer hij arriveert.

De onderzoekers keken ook naar traditionele rivieroverstromingen, die doorgaans langzamer stijgen dan flash floods. Hier is de trend duidelijk opwaarts in de middelste en oostelijke secties van de staat. Counties in centraal Tennessee zien meer frequente rivieroverstromingen, en de financiële kosten van deze gebeurtenissen stijgen in het oosten. Interessant genoeg ontdekten de onderzoekers dat het aantal overstromingsgebeurtenissen en de hoeveelheid verloren geld niet altijd in dezelfde richting bewegen. In sommige counties neemt het aantal overstromingen af, maar gaat de schade omhoog. Dit suggereert dat de overstromingen die plaatsvinden intenser worden, of dat de gemeenschappen die ze treffen kwetsbaarder worden door veranderingen in het land, zoals meer gebouwen en wegen die voorkomen dat water in de grond kan trekken.

Een van de meest opvallende bevindingen kwam voort uit het bekijken van de geografie en geschiedenis van de staat. De onderzoekers merkten op dat een recordbrekende regenval in 2021 in een centrale county, waarbij meer dan twintig inch regen in één dag viel, een flash flood veroorzaakte die vierentwintig mensen doodde en meer dan honderd miljoen dollar aan schade veroorzaakte. Deze enkele gebeurtenis, die veel intenser was dan alles wat in de voorgaande decennia werd gezien, hielp de langetermijntrends voor die regio te verschuiven. De studie benadrukte ook hoe de vorm van de staat en haar grenzen deze patronen kunnen verbergen. Wanneer de onderzoekers de staat als geheel analyseerden, werden sommige gevarelijke gebieden gemaskeerd door het enorme volume aan gebeurtenissen in het centrum. Maar toen ze de oostelijke, centrale en westelijke regio's afzonderlijk bekeken, kwamen er nieuwe hotspots aan het licht, met name in het oosten, waar voorheen verborgen gevaren werden onthuld.

De studie concludeert dat de instrumenten die worden gebruikt om deze veranderingen in kaart te brengen, waardevol zijn voor iedereen die gemeenschappen probeert te beschermen tegen waterrampen. Door te visualiseren hoe gevaren door tijd en ruimte bewegen, kunnen planners zien welke gebieden gevaarlijker worden en waarom. Het onderzoek laat zien dat de dreiging niet uniform is; het is geconcentreerd in specifieke zakken van de staat, waarbij de centrale regio de meest significante toename in zowel zware regenval als overstromingsschade ervaart. De bevindingen suggereren dat voorbereiding op de toekomst meer vereist dan alleen het tellen van stormen; het vereist begrip van hoe de intensiteit van die stormen en de kwetsbaarheid van het land samen veranderen. Naarmate het klimaat zich blijft verschuiven, bieden deze gedetailleerde kaarten van het verleden een cruciale gids voor het bouwen van een veiligere toekomst.