فك الارتباط بين عدم اليقين الجوي والهيدرولوجي وعمليات الربط في نمذجة الفيضانات المركبة ضمن نموذج النظام الأرضي المترابط

الملخص. عادةً ما تُعزى الفيضانات النهرية والساحلية المركبة إلى تفاعلات معقدة بين الظواهر الجوية والهيدرولوجية والبحرية. ومع ذلك، فإن الجهود الحالية لنمذجة هذه الظاهرة غالبًا ما تعتمد على نماذج لا تدمج العمليات الهيدرولوجية عبر أنظمة الغلاف الجوي والأرض والأنهار والبحار، مما يؤدي إلى عدم يقين كبير لم يتم فحصه بالكامل. لسد هذه الفجوة، نستفيد من القدرات الجديدة لنموذج النظام الأرضي على نطاق الطاقة (E3SM) الذي يمكّن من وجود إطار متعدد المكونات يدمج المكونات الجوية والبرية والبحرية بشكل مكرر. نقوم بتقييم عدم اليقين المركب الناجم عن الربط ثنائي الاتجاه بين الأرض والأنهار والبحار في E3SM، ونتتبع عدم اليقين الجوي والهيدرولوجي المتسلسل من خلال محاكاة جماعية عبر حوض نهر ديلاوير ومصبه خلال إعصار إيرين (2011). تبرز نتائجنا أهمية الربط الثنائي الاتجاه بين الأنهار والبحار في نمذجة الفيضانات المركبة وتظهر فعالية E3SM في التعامل مع الفيضانات متعددة المتغيرات على الساحل. تُظهر دراستنا تزايد حالات عدم اليقين التي تنتقل من الضغوط الجوية إلى توزيع الفيضانات وشدتها. علاوة على ذلك، يتم استخدام تحليل يعتمد على الشبكات العصبية الاصطناعية لتقييم أدوار بعض المحركات الهيدرولوجية التي لم تخضع للدراسة الكافية، مثل التسلل ورطوبة التربة، في تكوين الفيضانات المركبة. وُجد أن استجابة الفيضانات المركبة للأعاصير الاستوائية (TCs) حساسة لهذه المحركات التي غالبًا ما يتم تجاهلها. على سبيل المثال، يمكن أن تتضاعف أضرار الفيضانات إذا تم تمهيد إعصار إيرين بحالة رطوبة تربة سابقة متطرفة (AMC). تدعم النتائج ليس فقط استخدام إطار متعدد المكونات لعمليات الفيضانات التفاعلية، ولكن أيضًا تسلط الضوء على ضرورة وجود تعريفات أوسع للفيضانات المركبة التي تشمل حدوث هطول أمطار شديد، وزيادة العواصف، وارتفاع AMC أثناء TCs.