Skybrud: Sådan kan simple oversvømmelsesmodeller forbedre fremtidens klimatilpasning
Vi får mere ekstremt vejr de kommende år. Derfor har vi brug for præcise og hurtige modeller, der kan hjælpe os med at håndtere skybrud.
skybrud_oversvoemmelse_klima_klimatilpasning

Oversvømmelser som denne 2. juli 2011 ved Buddingevej kommer vi formentlig til at se flere af på grund af klimaforandringer. (Foto: Finn Årup Nielsen/CC BY-SA 4.0)

Oversvømmelser som denne 2. juli 2011 ved Buddingevej kommer vi formentlig til at se flere af på grund af klimaforandringer. (Foto: Finn Årup Nielsen/CC BY-SA 4.0)

DMI udsender i disse dage og uger det ene skybrudsvarsel efter det andet.

De er dog heldigvis knap så dyre som det historiske skybrud, der for næsten præcis 10 år siden (02/07-2011) ramte København.

Dét skybrud lammede infrastrukturen i flere dage, oversvømmede kældre og stuelejligheder og forårsagede skader for næsten seks milliarder kroner.

Det blev samtidig startskuddet til en ændring i måden, hvorpå vi planlægger og håndterer ekstrem regn i byer. For det bliver desværre ikke sidste gang, det sker.

Ja, faktisk kan vi se ind i en fremtid, hvor skybrud bliver både hyppigere og kraftigere på grund af klimaændringer.

Derfor vil fremtidens byer blive endnu hårdere ramt af oversvømmelser, hvis ikke vi gør noget.

Klimatilpasning

Man skelner mellem to forskellige former for klimatilpasning:

Planlægning: Her tilfører man mere kapacitet til et system ved at ændre systemet. F.eks. større rør i kloakken, grønne tage, bassiner.

Realtidsstyring: Her optimerer man kapaciteten i systemet ved styring uden at ændre selve systemet. Man leder eksempelvis vand derhen, hvor der er plads.

Jeg arbejder på at udvikle værktøjer, der kan hjælpe os til at tilpasse os til fremtidens ekstreme vejr. Jeg udvikler hurtige og simple computermodeller til at beregne, hvor og hvornår oversvømmelser vil ske.

Modellerne bruger vi til at vurdere forskellige klimatilpasninger, der kan hjælpe med at reducere risikoen for oversvømmelser.

Før vi dykker ned i mine modeller, skal vi først lige en tur forbi, hvordan klimatilpasning foregår i dag.

Klimatilpasning i en usikker fremtid

For at mindske risikoen for oversvømmelser er vi nødt til at ’klimatilpasse’ os til fremtidens ekstreme vejr.

Men hvordan skal vi planlægge håndteringen af fremtidens skybrud, når vi ikke ved, hvordan fremtidens klima og byer vil se ud?

Til det formål anvender vi oversvømmelsesmodeller og tester forskellige klimatilpasningsløsninger for en række forskellige klima- og byudviklingsscenarier.

Fakta
Om Forskerzonen

Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.

Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra vores partnere: Lundbeckfonden, Aalborg Universitet, Roskilde Universitet og Syddansk Universitet.

Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af partnerne. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.

De nuværende modeller kan ikke bruges i realtid

Vores nuværende oversvømmelsesmodeller, også kaldet hydrodynamiske modeller, simulerer de dynamiske interaktioner mellem kloak og overflade under et skybrud.

Men disse modeller er typisk for beregningstunge til at kunne undersøge mange forskellige løsninger under forskellige scenarier.

Desuden forhindrer deres lange beregningstider dem fra at blive brugt i realtid.  

Det kan virke paradoksalt, at man bruger disse meget detaljerede modeller til beregning af noget, der er så usikkert som fremtiden.

Især når de mange detaljer begrænser anvendelserne af disse modeller.

100.000 gange hurtigere simuleringer

For at imødekomme dette problem har jeg brugt mit ph.d.-projekt på at udvikle simplere oversvømmelsesmodeller og undersøgt, om de kan efterligne oversvømmelsesresultater fra de beregningstunge hydrodynamiske modeller.

Hvis de kan producere ens resultater, kan vi erstatte de beregningstunge modeller med de simple modeller og derved køre hurtigere og flere simuleringer.

De simple modeller er sat op ved at inddele kloaknettet og overfladen i delområder, der udveksler vand med hinanden. I figuren herunder kan du se modelkomponenterne.

Disse har jeg og mine kollegaer præsenteret i to studier (se her og her)

skybrud_figur

1. Regnvandsafstrømning til kloakken modelleres med simpel overflademodel (øverst t.v.). 2. Strømninger i kloakken modelleres, og overskydende vand sendes til overfladen (øverst t.h.). 3. Vandet strømmer både på overfladen og i kloakken, der udveksler vand med hinanden gennem kloakbrønde (nederst t.v.). 4. Kun lidt vand tilbage på overfladen (nederst t.h.). (Figur: Thrysøe (2021)).

Denne udveksling er delvis bestemt af resultater fra den hydrodynamiske model samt fysiske parametre.  

Da modellerne også inkluderer udvekslingen af vand mellem overflade og afløbssystemet, har de en høj nøjagtighed i forhold til andre simple modeller.

De kan forudsige, hvor og hvornår oversvømmelser vil ske.

Derved kan de erstatte de beregningstunge modeller, når vi har brug for hurtige simuleringer eksempelvis ved planlægning for mange scenarier, varsel eller realtidsstyring.

Samtidig er simuleringstiderne hele 100.000 gange hurtigere i mine simple modeller.

I praksis betyder det, at en simulering, der før tog over flere dage, nu kan laves på bare ét sekund, når modellerne er sat op.

Det skal dog understreges, at modellerne stadig er på udviklingsstadiet. Ikke desto mindre viser de et stort og tydeligt potentiale for hurtige og præcise beregninger af oversvømmelser.

Bedre klædt på til fremtidens ekstreme vejr

Ved at reducere antallet af detaljer kan vi altså mindske usikkerheden i planlægningen, da vi kan tage højde for flere scenarier.

Modellerne vil derfor – i modsætning til de nuværende hydrodynamiske modeller – kunne anvendes til alle former for klimatilpasning, der kræver hurtige modeller.

Det vil sikre en bedre klimatilpasning i fremtiden og derved mindske risikoen for oversvømmelser ved skybrud.

Jeg arbejder lige nu på at finpudse mine modeller og gøre dem mere brugervenlige.

Derfor er vi lige nu i gang med at gøre de mulige brugere – heriblandt forsyninger, kommuner og rådgivere – opmærksomme på de forskellige værktøjer, vi har udviklet, som ligger frit tilgængelige for alle.

Deres feedback og brugeroplevelser skal gøre modellerne endnu bedre.

Dermed ser vi forhåbentlig et skift i klimatilpasningen, der gør, at vores modeller kan vise langt flere scenarier og simuleringer i realtid, sådan at vi alle sammen er klædt bedre på til fremtidens ekstreme vejr.

Cecilie Thrysøe forsvarede tidligere i år sit ph.d.-projekt  'Surrogate modeling of urban pluvial flooding for real time- and planning applicationsved DTU Miljø.

Alle må bruge og viderebringe Forskerzonens artikler

På Forskerzonen skriver forskere selv om deres forskning. Vi mener, det er vigtigt, at alle får mulighed for at læse om forskning fra forskerens egen hånd.

Alle må derfor bruge, kopiere og viderebringe Forskerzonens artikler udfra følgende enkle krav:

  • Det skal krediteres: 'Artiklen er oprindelig bragt på Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler'. Hvis artiklen bringes på web, skal der linkes til artiklen på Forskerzonen.
  • Artiklen må ikke redigeres og skal bringes i fuld længde (medmindre andet aftales med forskeren).
  • Du skal give forskeren besked om, at du genpublicerer.
  • Artikler, som er oversat fra The Conversation, skal have indsat en HTML-kode til indsamling af statistik i bunden. HTML-koden finder du i den originale artikel på The Conversations hjemmeside ved at klikke på knappen "Republish this article" ude til højre, derefter klikke på 'Advanced' og kopiere koden. Du finder linket til artiklen på The Conversation i bunden af Forskerzonens oversatte artikel. 

Det er ikke et krav, men vi sætter pris på, at du giver os besked, hvis du publicerer vores indhold (undtaget indhold fra The Conversation). Skriv til redaktør Anders Høeg Lammers på ahl@videnskab.dk.

Læs mere om Forskerzonen i Forskerzonens redaktionelle retningslinjer.

DOI - Digital Object Identifier

Artikler, produceret til Forskerzonen, får tildelt et DOI-nummer, som er et 'online fingeraftryk', der sikrer, at artiklerne altid kan findes, tilgås og citeres. Generelt får forskningsdata og andre forskningsobjekter typisk DOI-numre.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med 1 million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om astronautens foto af polarlys, som du kan se herunder.