Универсальный закон предсказывает адаптацию городского трафика во время наводнений

Составное фото: профессор Цзяньси Гао идёт по Ривер-стрит в Трое (штат Нью-Йорк) сегодня, рядом с историческим снимком того же места во время сильного наводнения 28 марта 1913 года. Автор: Rensselaer Polytechnic Institute

Когда в городе происходит «столетнее наводнение», транспортный поток не останавливается мгновенно — он адаптируется.

«Несмотря на растущие риски наводнений, всё больше людей переезжают в подверженные им районы, — говорит Цзяньси Гао, доцент кафедры компьютерных наук в Политехническом институте Ренсселера. — Это делает ещё более актуальным понимание устойчивости нашей инфраструктуры и того, как люди адаптируются к катастрофам».

Гао входит в международную группу учёных, изучающих, как городские транспортные системы приспосабливаются к экстремальным погодным явлениям, таким как наводнения. Их работа «Адаптивная способность устойчивости мультимодальной транспортной сети к экстремальным погодным условиям», опубликованная в журнале Nature Sustainability, использует инновационный подход к моделированию, чтобы выявить универсальный закон, описывающий, как путешественники переключаются между личным транспортом и общественным в условиях таких нарушений.

Модель мультимодального трафика, основанная на агентах, в сочетании с моделью комплексных отказов, имитировала воздействие наводнений в трёх городах: Нанкине (Китай), Гамбурге (Германия) и Лос-Анджелесе (США). Анализируя миллионы поездок, команда количественно оценила, как путешественники адаптируются к нарушениям, вызванным наводнениями, меняя маршруты или виды транспорта (например, пересаживаясь с автомобилей на метро), и как эти виды транспорта конкурируют или дополняют друг друга. Несмотря на различия транспортных систем городов, выявилась общая закономерность, которая может применяться и к другим городам.

Исследование показало, что адаптация зависит от плотности трафика, связности сети и взаимодействия между видами транспорта. Например, если общественный транспорт становится ненадёжным, многие переключаются на автомобили, что может усугубить пробки. С другой стороны, устойчивая система общественного транспорта может поглотить спрос, снизив нагрузку на дороги. В симуляции для Нанкина, когда наводнение нарушило работу метро, пассажиры адаптировались, пересаживаясь на автобусы, что привело к более высоким показателям завершённых поездок и поддержало функциональность системы в целом.

Эти результаты дают городам основу для прогнозирования и управления нарушениями, связанными с наводнениями, а также помогают определить меры для повышения устойчивости транспортных систем.

«Эта работа — шаг к созданию более умной и устойчивой инфраструктуры до того, как случится следующая катастрофа», — подчеркнул Гао.

Модель команды также предлагает меры для повышения устойчивости: экстренные маршруты общественного транспорта, субсидии на проезд, корректировка светофоров и информационные кампании. Эти стратегии могут помочь городам сохранить функциональность во время наводнений и быстрее восстановиться после них.

«Работа профессора Гао демонстрирует приверженность RPI решению глобальных проблем через междисциплинарные инновации, — сказал Чак Стюарт, административный декан Школы наук RPI. — Это исследование не только углубляет наше понимание городской устойчивости, но и предлагает практические решения для городов, сталкивающихся с угрозами, вызванными изменением климата».

Симуляции исследования основаны на реальных данных, включая карты дорог OpenStreetMap, данные о общественном транспорте NAVINFO для Нанкина и наборы данных о мобильности Amap. Сценарии учитывали карты опасности наводнений с периодом повторяемости 100 лет, а модели проверялись на соответствие эмпирическим схемам перемещений. Модели для Нанкина, Гамбурга и Лос-Анджелеса доступны на GitHub.

Дополнительная информация: Chunhong Li et al, Adaptive capacity for multimodal transport network resilience to extreme floods, Nature Sustainability (2025). DOI: 10.1038/s41893-025-01575-z

Источник: Rensselaer Polytechnic Institute