Skybrud: Sådan kan simple oversvømmelsesmodeller forbedre fremtidens klimatilpasning

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.

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.

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)

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 applications' ved DTU Miljø.