[論文レビュー] Hurricane-blackout-heatwave Compound Hazard Risk and Resilience in a Changing Climate

Kairui Feng, Min Ouyang+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2020

Tropical and Extratropical Cyclones Research参考文献 42被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、統合されたハザード予測と停電モデリングを用いて、気候変動下におけるテキサス州ハリス郡におけるハリケーンによる停電と極端な熱波の複合的リスクを調査する。RCP8.5シナリオ下では、2100年までに少なくとも1回の5日以上続く停電に見舞われる顧客の確率が14％から44％に上昇し、停電・熱波被災リスクは0.8％から15.5％に上昇する。これは、気候変動緩和策とインフラの強靱化によるグリッド強靱化の緊急性を示している。

ABSTRACT

Hurricanes have caused power outages and blackouts, affecting millions of customers and inducing severe social and economic impacts. The impacts of hurricane-caused blackouts may worsen due to increased heat extremes and possibly increased hurricanes under climate change. We apply hurricane and heatwave projections with power outage and recovery process analysis to investigate how the emerging hurricane-blackout-heatwave compound hazard may vary in a changing climate, for Harris County in Texas (including major part of Houston City) as an example. We find that, under the high-emissions scenario RCP8.5, the expected percent of customers experiencing at least one longer-than-5-day hurricane-induced power outage in a 20-year period would increase significantly from 14% at the end of the 20th century to 44% at the end of the 21st century in Harris County. The expected percent of customers who may experience at least one longer-than-5-day heatwave without power (to provide air conditioning) would increase alarmingly, from 0.8% to 15.5%. These increases of risk may be largely avoided if the climate is well controlled under the stringent mitigation scenario RCP2.6. We also reveal that a moderate enhancement of critical sectors of the distribution network can significantly improve the resilience of the entire power grid and mitigate the risk of the future compound hazard. Together these findings suggest that, in addition to climate mitigation, climate adaptation actions are urgently needed to improve the resilience of coastal power systems.

研究の動機と目的

• 気候変動下における米国主要都市地域におけるハリケーン、停電、熱波の複合的ハザードリスクの変化を評価すること。
• 気候変動が停電の頻度と持続期間、およびそれに伴う熱暴露リスクをどのように増大させるかを定量化すること。
• インフラ強化が複合的ハザードに対して電力グリッドの強靭性を向上させる効果を評価すること。
• 高排出シナリオ（RCP8.5）と厳格な緩和シナリオ（RCP2.6）の結果を比較すること。

提案手法

• テキサス州ハリス郡の地域的ハリケーン予測と熱波気候予測を統合する。
• ハリケーン上陸後の顧客レベルの停電期間をシミュレートするため、停電および復旧モデリングを用いる。
• 統計的・確率的モデリングを適用して、長期停電に見舞われる顧客の予想割合を推定する。
• 重要な配電ネットワーク部品の段階的改修が停電耐性に与える影響を評価する。
• 排出量が高く（RCP8.5）および低く（RCP2.6）設定された2つの気候シナリオの間でリスク結果を比較する。
• 異なる気候シナリオ下での複合的ハザードへの累積被災リスクを推定するため、20年間のシミュレーション期間を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RCP8.5シナリオ下で、21世紀末におけるハリケーンに起因する5日以上続く停電に見舞われる確率は、ハリス郡でどのように変化するか？
• RQ2 複合的ハリケーン・停電・熱波イベントにより、冷房のための電力が途絶した状態で極端な熱波にさらされる顧客数はどの程度増加するか？
• RQ3 電力配電網の重要な部品に対する中程度の改善が、複合的ハザード被災リスクを顕著に低減できるか？
• RQ4 高排出シナリオと低排出シナリオの間で、複合的停電と熱波のリスクにどのような差が生じるか？
• RQ5 気候変動下で都市住民の複合的ハザード被災リスクはどの程度増加すると予想されるか。また、最も効果的な適応戦略は何か？

主な発見

• RCP8.5シナリオ下では、20世紀末の20年間のうち少なくとも1回の5日以上続くハリケーンに起因する停電に見舞われる顧客の予想割合が、21世紀末までに14％から44％に上昇する。
• RCP8.5シナリオ下で、冷房のための電力が途絶した状態で5日以上続く熱波に見舞われる顧客の予想割合は、0.8％から15.5％に上昇する。
• この停電・熱波被災リスクの顕著な増加は、RCP2.6緩和シナリオ下ではほとんど回避可能であり、気候政策が複合的ハザードリスクに強く影響することを示している。
• 電力配電網の重要な部品に対する中程度の強化は、全体のグリッド強靭性を顕著に向上させ、長期停電のリスクを低減する。
• 本研究の結果は、沿岸都市地域における将来的な複合的ハザードリスクを低減するには、気候変動緩和と的確な適応投資の両方が不可欠であることを強調している。