Stima dei costi dei danni provocati dalle inondazioni costiere alle infrastrutture di transito in caso di futuro innalzamento del livello del mare

Aug 06, 2023

Comunicazioni Terra e Ambiente volume 4, numero articolo: 137 (2023) Citare questo articolo

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Il futuro innalzamento del livello del mare (SLR) e il conseguente aumento della frequenza e dell’intensità delle inondazioni costiere rappresentano minacce significative per le comunità costiere e i sistemi di transito. Tuttavia, la letteratura e la pratica attuali non dispongono di metodi per stimare i costi dei danni causati dalle inondazioni ai sistemi di trasporto pubblico. Qui, costruiamo un quadro di stima dei costi dei danni da alluvione specifici per l’evento per i sistemi di trasporto, simulando separatamente l’ingresso delle inondazioni negli spazi sotterranei. Applichiamo questo quadro al sistema di transito ferroviario MBTA a Boston, stimando i danni derivanti da diversi eventi di inondazione costiera con SLR e proiettando le perdite annualizzate attese (EAL) fino al 2100 con SLR incerto. Stimiamo che gli EAL per il sistema MBTA siano raddoppiati dal 2008 a 24,4 milioni di dollari/anno e si prevede che raggiungeranno i 58 milioni di dollari/anno entro il 2030 in tutti gli scenari SLR. I nostri risultati suggeriscono che in assenza di schemi di adattamento, in particolare nei punti di ingresso dei tunnel, il rischio di inondazioni costiere continuerà ad accelerare, con conseguente potenziale inondazione permanente delle sezioni sotterranee e basse del sistema di trasporto.

Si prevede che il cambiamento climatico e l’innalzamento del livello del mare (SLR) aumenteranno la frequenza e la gravità degli eventi di inondazioni costiere, ponendo una vasta gamma di sfide tecniche, sociali, economiche e scientifiche1,2. In assenza di misure di mitigazione, l’aumento dell’esposizione a questi pericoli comporterà rischi più elevati e maggiori conseguenze di inondazioni3,4. Proprio come qualsiasi altro investimento del settore pubblico o privato, motivare gli investimenti nella riduzione del rischio di alluvioni richiede la dimostrazione che i benefici (ad esempio, evitare futuri danni legati alle inondazioni) superano i costi (di progettazione, costruzione e manutenzione). Per quantificare in termini monetari i benefici derivanti dalla riduzione del rischio di alluvioni costiere di un determinato progetto è necessario valutare i costi dei danni provocati dalle alluvioni per l’intera gamma di potenziali eventi alluvionali costieri contro i quali si prevede che un determinato progetto fornisca protezione.

Sebbene esista una base consolidata di letteratura e pratica incentrata sulla stima dei costi dei danni derivanti da eventi alluvionali per edifici commerciali e residenziali per applicazioni sia nel settore pubblico3,5,6,7,8,9 che in quello privato10,11, metodologie simili sono ancora da estendere agli asset infrastrutturali fisici. Nonostante decenni di pratica e ricerca, i metodi esistenti per la stima dei costi dei danni da alluvioni e le conseguenti valutazioni dell’adattamento climatico trascurano abitualmente i benefici della riduzione del rischio di alluvioni per le infrastrutture pubbliche9,12,13. Nelle aree urbane, è probabile che le conseguenze dei danni alle infrastrutture fisiche rappresentino una parte significativa dei costi diretti dei danni. Ad esempio, i sistemi infrastrutturali regionali nell’area metropolitana di New York e New Jersey hanno subito 17,1 miliardi di dollari di danni diretti a causa dell’uragano Sandy nel 2012, corrispondenti al 23% dei 62,3 miliardi di dollari stimati di costi complessivi per danni diretti, con una stima di 5 miliardi di dollari di danni diretti. danni al sistema New York City Transit (NYCT)14. Poiché il livello del mare continua a salire, i gestori e i pianificatori delle infrastrutture richiederanno sempre più metodi migliori di quantificazione del rischio di alluvioni per comprendere i rischi futuri previsti e i benefici in termini di riduzione del rischio derivanti dagli investimenti di capitale nei progetti di adattamento climatico. Sebbene alcuni studi precedenti includano stime piuttosto superficiali dei benefici apportati alle infrastrutture dalla riduzione del rischio di alluvioni, tramite un moltiplicatore percentuale basato su dati limitati di studi di caso15 o includendo le infrastrutture come una categoria separata di uso del territorio16, questi metodi non affrontano adeguatamente i meccanismi causali che caratterizzano il rischio di alluvioni. conseguenze dell’esposizione alle inondazioni per beni o sottosistemi infrastrutturali.

Nel caso particolare dei sistemi di trasporto rapido urbano su rotaia, che sono spesso situati sottoterra o che attraversano pianure alluvionali a livello, la comprensione del rischio di alluvioni presente e previsto per il futuro non solo richiede una conoscenza approfondita dell’esposizione futura prevista alle inondazioni costiere, ma richiede anche una comprensione dettagliata dei sistemi infrastrutturali associati (ad esempio, energia elettrica, segnali, ecc.), della disposizione fisica delle stazioni, dei tunnel e dei sistemi di ventilazione, nonché della loro relazione con l'ambiente costruito, in particolare dove l'acqua può fluire negli spazi sotterranei17 ,18. Mentre la gravità delle inondazioni lungo le porzioni a livello di un sistema di trasporto pubblico può essere dedotta direttamente dalle mappe delle inondazioni19,20 o dalle simulazioni idrodinamiche21, la determinazione della gravità delle inondazioni nelle porzioni sotterranee del sistema è meno semplice. Sono stati proposti diversi metodi per valutare l’esposizione alle inondazioni negli spazi sotterranei, tra cui: i) inferenza dall’entità dell’inondazione in superficie21, ii) stima probabilistica come percentuale della lunghezza complessiva della rete di gallerie22, iii) approssimazione tramite una stima euristica basata sulla gravità (ovvero, presupponendo che l'acqua scorra in discesa attraverso una rete di tunnel18,23, o iv) tramite valutazione di esperti24,25. L'estensione delle inondazioni può essere simulata con maggiore fedeltà (cioè includendo la stima della profondità delle inondazioni) tramite un modello idraulico, se sono disponibili informazioni sufficienti per caratterizzare i volumi di afflusso d'acqua nel tempo26,27,28,29,30. Date le conseguenti estensioni delle inondazioni, gli studi precedenti si sono concentrati principalmente sulla caratterizzazione della sicurezza del tunnel durante gli eventi di evacuazione24,27, sulle prestazioni della rete tramite misure teoriche sui grafici18,21 o sulla vulnerabilità misurata da vari indici23,29. Sebbene un piccolo sottoinsieme degli studi esaminati tenti di quantificare i danni monetari alle infrastrutture di trasporto ferroviario in base alla lunghezza del tunnel allagato22 o tramite categorie di danno informate sulla profondità dell'alluvione19,20, nessuno dei due metodi di valutazione caratterizza il danno a livello di risorsa, né considera in modo significativo le fonti di incertezza nella valutazione dei danni. Inoltre, nessuno degli studi esaminati ha utilizzato un modello idrodinamico-idraulico accoppiato ad alta fedeltà per elaborare un modello di stima dei costi dei danni delle inondazioni.