Estimation des coûts des dommages causés aux infrastructures de transit par les inondations côtières en cas d'augmentation future du niveau de la mer

Aug 06, 2023

Communications Terre & Environnement volume 4, Numéro d'article : 137 (2023) Citer cet article

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L'élévation future du niveau de la mer (SLR) et l'augmentation associée de la fréquence et de l'intensité des inondations côtières constituent des menaces importantes pour les communautés côtières et les systèmes de transit. Pourtant, la littérature et la pratique actuelles manquent de méthodes pour estimer les coûts des dommages causés aux systèmes de transport en commun par les inondations. Ici, nous construisons un cadre d'estimation du coût des dommages causés par les inondations spécifique à un événement pour les systèmes de transport en commun, simulant séparément l'entrée des inondations dans les espaces souterrains. Nous appliquons ce cadre au système de transport ferroviaire MBTA à Boston, estimant les dommages causés par plusieurs inondations côtières avec SLR et projetons les pertes annualisées attendues (EAL) jusqu'en 2100 avec SLR incertain. Nous estimons que les EAL du système MBTA ont doublé depuis 2008 pour atteindre 24,4 millions de dollars/an et devraient atteindre 58 millions de dollars/an d'ici 2030 dans tous les scénarios SLR. Nos résultats suggèrent qu’en l’absence de programmes d’adaptation, en particulier aux points d’entrée des tunnels, le risque d’inondation côtière continuera de s’accélérer, entraînant potentiellement une inondation permanente des sections souterraines et basses du système de transport en commun.

Le changement climatique et l’élévation du niveau de la mer (SLR) devraient accroître la fréquence et la gravité des inondations côtières, posant ainsi un large éventail de défis techniques, sociaux, économiques et scientifiques1,2. En l’absence de mesures d’atténuation, une exposition accrue à ces aléas entraînera des risques plus élevés et des conséquences d’inondation plus importantes3,4. Comme pour tout autre investissement du secteur public ou privé, motiver l’investissement dans une telle réduction des risques d’inondation nécessite la démonstration que les avantages (c’est-à-dire éviter de futurs dommages liés aux inondations) l’emportent sur les coûts (de conception, de construction et d’entretien). Quantifier les avantages d’un projet donné en termes monétaires en matière de réduction des risques d’inondations côtières, il faut évaluer les coûts des dommages causés par les inondations pour l’ensemble des inondations côtières potentielles contre lesquelles un projet donné est censé assurer une protection.

Bien qu'il existe une base de littérature et de pratique bien établie axée sur l'estimation des coûts des dommages causés par les inondations pour les bâtiments commerciaux et résidentiels pour les applications publiques3,5,6,7,8,9 et privées10,11, des méthodologies similaires ont encore été mises en place. être étendu aux actifs d’infrastructure physique. Malgré des décennies de pratique et de recherche, les méthodes existantes d’estimation des coûts des dommages causés par les inondations et les évaluations de l’adaptation climatique qui en résultent négligent systématiquement les avantages de la réduction des risques d’inondation pour les infrastructures publiques9,12,13. Dans les zones urbaines, les conséquences des dommages causés aux infrastructures physiques représenteront probablement une part importante des coûts directs des dommages. Par exemple, les systèmes d'infrastructures régionales de la grande région de New York et du New Jersey ont subi 17,1 milliards de dollars de dommages directs en raison de l'ouragan Sandy en 2012, ce qui correspond à 23 % des coûts globaux estimés de 62,3 milliards de dollars de dommages directs, dont 5 milliards de dollars en dommages directs. dommages au système de transport en commun de la ville de New York (NYCT)14. À mesure que le niveau de la mer continue de monter, les gestionnaires et les planificateurs des infrastructures auront de plus en plus besoin de meilleures méthodes de quantification des risques d’inondation pour comprendre les risques futurs projetés et les avantages en matière de réduction des risques des investissements en capital dans les projets d’adaptation au climat. Bien que certaines études antérieures incluent des estimations plutôt superficielles des avantages de la réduction des risques d'inondation pour les infrastructures, soit via un multiplicateur en pourcentage basé sur des données limitées d'études de cas15, soit par l'inclusion des infrastructures en tant que catégorie distincte d'utilisation des terres16, ces méthodes ne traitent pas de manière adéquate les mécanismes causals caractérisant les conséquences de l’exposition aux inondations pour les actifs ou sous-systèmes d’infrastructure.

Dans le cas particulier des systèmes de transport ferroviaire rapide urbain, qui sont souvent situés sous terre ou traversent des plaines inondables au niveau du sol, une compréhension du risque d'inondation présent et futur projeté nécessite non seulement une solide compréhension de l'exposition future projetée aux inondations côtières, mais nécessite également une compréhension détaillée des systèmes d'infrastructure associés (par exemple, électricité, signalisation, etc.), de la disposition physique des stations, des tunnels et des systèmes de ventilation, ainsi que de leur relation avec l'environnement bâti, en particulier là où l'eau peut s'écouler dans les espaces souterrains17 ,18. Bien que la gravité des inondations dans les parties au niveau du sol d’un système de transport en commun puisse être déduite directement à partir de cartes d’inondations19,20 ou de simulations hydrodynamiques21, la détermination de la gravité des inondations dans les parties souterraines du système est moins simple. Diverses méthodes ont été proposées pour évaluer l'exposition aux inondations dans les espaces souterrains, notamment : i) l'inférence à partir de l'étendue des inondations à la surface du sol21, ii) l'estimation probabiliste en pourcentage de la longueur totale du réseau de tunnels22, iii) l'approximation via une estimation heuristique basée sur la gravité (c'est-à-dire en supposant que l'eau s'écoule vers le bas à travers un réseau de tunnels18,23, ou iv) via une évaluation par des experts24,25. L'étendue des inondations peut être simulée avec une plus grande fidélité (c'est-à-dire en incluant les profondeurs d'inondation estimées) via un modèle hydraulique, si suffisamment d'informations sont disponibles pour caractériser les volumes d'eau entrants au fil du temps26,27,28,29,30. Compte tenu de l’ampleur des inondations qui en résultent, les études antérieures se sont principalement concentrées sur la caractérisation de la sécurité des tunnels lors d’événements d’évacuation24,27, des performances du réseau via des mesures théoriques de graphes18,21 ou de la vulnérabilité mesurée par divers indices23,29. Bien qu'un petit sous-ensemble des études examinées tente de quantifier les dommages monétaires causés aux infrastructures de transport ferroviaire, soit sur la base de la longueur du tunnel inondé22, soit via des catégories de dommages tenant compte de la profondeur de l'inondation19,20, aucune des méthodes d'évaluation ne caractérise les dommages au niveau des actifs, ni ne prend en compte de manière significative les sources. d'incertitude dans l'évaluation des dommages. De plus, aucune des études étudiées n’a utilisé un modèle hydrodynamique-hydraulique couplé haute fidélité pour éclairer un modèle d’estimation des coûts des dommages causés par les inondations.