Hur kan naturkatastrofer leda till katastrofer?

Detta har hittills varit ett exceptionellt år när det gäller naturkatastrofer. Tyfoner i Asien och orkanen Florence som drabbade USA:s östkust har orsakat omfattande skador, översvämningar och jordskred. Under de senaste två månaderna har Skandinavien, Spanien och Portugal, Storbritannien, Nordamerika och Sydafrika drabbats av våldsamma skogsbränder. Strax utanför Aten i juli rasade en av de dödligaste bränderna i historien genom kuststäder och dödade 99 människor. Samma månad brann ett område större än Los Angeles i Mendocino i Kalifornien – mer än 1 800 kvadratkilometer – där en brandman dödades och nästan 300 bostäder förstördes. Sverige drabbades av mer än 50 skogsbränder, vissa till och med inom polcirkeln.

Den oöverträffade svårighetsgraden hos många av dessa bränder kan vara ett tecken på den globala uppvärmningen, med värre saker på gång. Men den belyser också hur extrema händelser hänger samman. Många av bränderna följde efter långa perioder av torka och rekordtemperaturer. Deras förekomst ger också en chans till förödande framtida faror.

Karvade landskap är mer sårbara för översvämningar och jordskred. I januari dödade ett jordskred 21 personer och skadade fler än 160 i närheten av Montecito i Kalifornien. Månaden innan hade en skogsbrand förstört vegetationen och destabiliserat marken på stadens branta sluttningar. När en storm förde med sig kraftiga regn svepte en 5 meter hög våg av lera, stenblock och grenar, som färdades med 30 kilometer i timmen, in i människors hem.

Kedjor av negativa händelser som dessa, som faller som fallande dominobrickor, kommer att bli vanligare i takt med att världen blir varmare. Men omfattningen av dessa kaskadrisker är fortfarande okänd. Riskanalytiker uppskattar sannolikheten för enskilda händelser och förutspår ökande frekvenser av torka, orkaner och så vidare. De tar inte hänsyn till de många kopplingar som finns mellan dessa händelser. Höjningen av havsnivån kommer till exempel att öka kusterosionen och utsätta samhällen, infrastruktur och ekosystem för skador från stormar och svallvågor.

Riskbedömningar bör utvidgas till att omfatta kaskadrisker. Annars kan vi inte planera för omfattningen och arten av kommande katastrofer. Forskare måste hitta svar på dessa frågor: Hur kommer klimatförändringarna att förändra risken för katastrofala dominoeffekter? Vilka är konsekvenserna för den byggda miljön? Och vilka begränsnings- och anpassningsåtgärder behövs för att hantera allvarligare sammankopplade katastrofer?

Här skisserar vi hur en sådan riskram bör utvecklas.

Komplexa katastrofer

Det första steget är att forskare och riskhanterare erkänner att effekterna av klimatförändringarna inte uppträder isolerat utan är starkt sammankopplade. Till exempel förekommer torka och värmeböljor ofta tillsammans. Torka leder till torra jordar som hindrar solenergi från att frigöras som avdunstning, vilket orsakar uppvärmning av ytan1. I USA inträffar veckolånga värmeböljor som sammanfaller med perioder av torka nu dubbelt så ofta som under 1960- och 1970-talen2.

Torra och varma förhållanden ökar risken för skogsbränder, som skadar marken och bäddar för senare jordskred och översvämningar. Snö och is smälter tidigare, vilket ändrar tidpunkten för avrinning. Detta har förlängt brandsäsongen med 20 % runt om i världen sedan 1980-talet3,4. Med mindre snö och is på norra halvklotet minskade den kylande effekten av solljusets reflektion från jordens yta med 10-20 % mellan 1979 och 2008 (i förhållande till medelvärdet under denna period)5.

Och dessa kopplingar sprider sig nu vidare: skogsbränder inträffar på allt högre höjder och latituder (se ”Fler bränder, mer snösmältning”), där de tar bort skogens trädkronor och ändrar var och hur snön ackumuleras. Sot som avsätts på snön absorberar värme och påskyndar smältningen. På samma sätt påskyndar damm som frigörs under torka smältningen, vilket har hänt i övre Coloradoflodens avrinningsområde6. Stoft som transporteras från torra områden i Afrika påverkar snöhättorna i Europa, Nordamerika och Asien.

Samhällen är en del av dessa cykler. Exempelvis kommer 60 % av södra Kaliforniens vatten från smältvatten från Sierra Nevada-bergen7. Kaliforniens mångmiljarddollarjordbruksindustri är också beroende av denna källa. Förändrade mönster av temperatur, snö, skogsbränder och översvämningar utmanar delstatens åldrande nätverk av dammar, vallar och reservoarer. Dessa måste kunna hålla mer vatten tidigare under säsongen och förebygga översvämningar och skräpströmmar. Mindre händelser som normalt sett inte skulle orsaka oro kan få stora konsekvenser: oväntade smältvattenstötar kan t.ex. utlösa skräpströmmar över bränd mark. Regioner i Anderna, Himalaya, Alperna och Klippiga bergen står inför liknande utmaningar.

Den snabbt föränderliga karaktären hos riskerna i en uppvärmd värld kommer att vara obekant för lokalsamhällena. I Zimbabwe, till exempel, har ursprungsbefolkningen sämre möjligheter att använda sig av vädermönster, flora och fauna för att förutsäga när översvämningar kan komma och tvinga dem att flytta.

Under tiden förvärrar den snabba befolkningstillväxten och urbaniseringen klimatförändringarna. Exempelvis kan hus som byggs på branta sluttningar bli mer känsliga för jordskred.

Missing links

Klimatforskare har börjat bedöma vissa kopplade risker, till exempel från torka och värmeböljor1,2. Och insatserna för att minimera mänskliga och ekonomiska förluster till följd av katastrofer har blivit mer tvärvetenskapliga och samordnade. FN:s Sendai Framework for Disaster Risk Reduction från 2015 stöder studier av risk, exponering och sårbarhet för att förbättra motståndskraften och nödåtgärderna vid en rad olika katastrofer, från översvämningar till jordbävningar. Och Europeiska unionens sjunde ramprogram (FP7) förbättrar kunskap, prognoser och beslutsverktyg för att förebygga och ingripa vid katastrofer.

Men dessa program har ännu inte vävt samman alla risker. De tar vanligtvis upp enstaka större katastrofer i stället för sammanhängande kedjor av mindre händelser, med fokus på att reagera på kriser snarare än att förebygga dem eller öka motståndskraften. Vissa uppenbara kopplingar kan studeras, t.ex. den snabba sekvens av händelser som följde på jordbävningen i Tohoku 2011, som utlöste en tsunami som orsakade en härdsmälta i kärnkraftsreaktorn Fukushima Daiichi i Japan. Men tsunamins långsiktiga effekter på regionens hydrologi eller kuster har inte undersökts. Dessutom antar de flesta länder sina egna metoder för att hantera risker. En universell ram för att hantera kaskadkatastrofer saknas i nuvarande praxis.

Många forskningsluckor återstår att fylla. Fysiska kaskadmekanismer, t.ex. effekterna av sot från skogsbränder på snötäcken eller havsvågor på jordskred vid kusten, och deras återkopplingar, är dåligt kända. Att anta att händelserna är oberoende ger också en felaktig uppfattning om hur ofta dessa händelser bör förväntas inträffa, vilket i sin tur påverkar katastrofberedskapen.

De teoretiska riskmodellerna måste kunna hantera multidimensionella och ömsesidigt beroende faror. Kusterosion kan till exempel påverkas av den globala höjningen av havsnivån, jordbävningsdrivna tsunamis, stormar och infrastruktur som barriärer och skyddsåtgärder. Kusternas tillstånd dikterar i sin tur samhällets exponering.

Historiska uppgifter innehåller kanske inte alla svar. Det är också svårt att särskilja orsaker och effekter i komplexa nätverk, särskilt i förvaltade system. Det är svårt att kvantifiera hur en inledande händelse ökar eller minskar riskerna från efterföljande händelser, och att förutsäga när de inträffar8. Ett dammhaveri kan t.ex. ha många orsaker under en längre period, t.ex. försvagning under torka, extrem nederbörd, dålig utformning och otillräckligt underhåll.

Data är sparsamma, särskilt från avlägsna områden som karga berg. Byråer och länder delar inte alltid med sig av data. Olika discipliner och regioner använder olika definitioner. Viktiga observationer saknas. Till exempel registreras omfattningen av en skogsbrand och dess omedelbara konsekvenser (dödsfall, förlorade hus), men skador på markstrukturen noteras vanligtvis inte.

Som sällan bekräftas satellitdata på plats. Många länder begränsar användningen av sina miljö- och klimatdata. Långsiktiga datamängder är svåra att hitta, särskilt i Mellanöstern, Afrika, Sydamerika och Sydostasien. Katastrofer som utlöses av måttliga förhållanden registreras ofta inte. Tillgången till datorutrustning och utbildning för databehandling är otillräcklig i många utvecklingsländer.

Det finns inget standardprotokoll för insamling av uppgifter om miljö-, klimat- och katastrofkonsekvenser. Länderna har sina egna sätt att spåra monetära effekter, förlust av liv och försörjningsmöjligheter. Forskare använder olika metoder för att beskriva torka, stormar, värmeböljor och skogsbränder. En meteorolog kan t.ex. definiera torka på grundval av ett nederbördsunderskott, medan en hydrolog kan beskriva torka på grundval av en förändring i flodavrinningen.

Nästa steg

Ett globalt system måste utvecklas för att bedöma kaskadrisker. Forskarna bör gå längre än att beräkna statistiken över extrem torka, översvämningar och skogsbränder isolerat och fördjupa sig i deras samspel med naturliga och byggda miljöer. Internationella organisationer som World Climate Research Programme och World Meteorological Organization bör ta ledningen i samordningen av forskningen. Och mellanstatliga organ, däribland Europeiska kommissionen, US Federal Emergency Management Agency och FN:s kontor för katastrofriskreducering, samt andra organisationer med fokus på risker, bör utveckla ett globalt system för tidig varning för risker. Föreskrifter och utbildningsmaterial bör också utarbetas för att hjälpa ingenjörer, beslutsfattare och allmänheten att minimera sin exponering för sammansatta risker och kaskadkatastrofer.

Den mängd data som samlas in för faroanalys måste utökas, i rymden och på marken. Observationerna bör vara konsekventa runt om i världen och delas öppet. Vi förespråkar övervakning i realtid, för att fånga upp extrema och måttliga händelser när de inträffar, snarare än i efterhand. Ett sådant övervakningsnätverk skulle kunna bygga vidare på andra globala miljöövervakningsinsatser, t.ex. det globala systemet för jordobservationssystem (Global Earth Observation System of Systems), projektet för den globala jordbävningsmodellen och NASA:s dataportal. Socioekonomisk information måste också samlas in om människor, boskap, byggnader och infrastruktur som är i riskzonen.

Dataprotokollen måste breddas och standardiseras. Och myndigheterna behöver sätt att utvärdera framstegen. De kan bygga på tidigare insatser för att utveckla mätvärden för enskilda händelser. Vid ett möte i Nebraska 2009 sammankallade till exempel FN:s konvention om bekämpning av ökenspridning, USA:s jordbruksdepartement, US National Oceanic and Atmospheric Administration och US National Drought Mitigation Center experter från mer än 20 nationer för att enas om en global uppsättning index för att mäta och prognostisera torka – Lincoln Declaration on Drought Indices.

Ingenjörer, planerare och beslutsfattare måste identifiera sårbar infrastruktur och sårbara ekosystem för övervakning. Lokala och nationella statliga myndigheter och forskare bör förbättra bestämmelser, katastrofhantering och byggnormer. Efter bränderna i Grekland i år hävdade medborgarna att oreglerat byggande i skogsområden och avsaknaden av en officiell evakueringsplan bidrog till den höga dödssiffran. Samhällsinformation och utbildning av allmänheten är avgörande för att öka medvetenheten om de potentiella riskerna med kaskadrisker och för att rädda liv och försörjningsmöjligheter när klimatpåverkan ökar.