SWE - PREVENT Introduction

Introduktion till modulen och naturkatastrofer

PREVENT Projektet - Kapitel 1

Start

Kapitelbeskrivning:

Detta kapitel ger en översikt över modulen och introducerar begreppet naturkatastrofer. Det belyser deras orsaker, typer och effekter på samhällen och ekosystem. Studenterna kommer att förstå hur brådskande det är att hantera klimatrelaterade katastrofer och den avgörande roll som innovativa tekniker spelar för att mildra deras effekter.

Index

Def. av naturkatastrofer

Jordbävningar

Skogsbränder

Översvämningar

Epidemier

Extremt väder

Mål

Genom denna modul får studenterna en omfattande förståelse för naturkatastrofer, deras orsaker, konsekvenser och den roll som avancerad teknologi spelar för att förebygga och mildra katastrofer. Genom att utforska verkliga fallstudier, vetenskaplig forskning och interaktiva simuleringar utvecklar studenterna förmågan att klassificera olika typer av natur-katastrofer, analysera deras sociala, ekonomiska och miljömässiga konsekvenser samt utvärdera klimatförändringarnas inverkan på katastrofers frekvens och svårighetsgrad. Dessutom kommer studenterna att förvärva kritiskt tänkande för att kunna utvärdera strategier för hantering av katastrofrisker, förstå hur djupteknologi såsom AI, IoT och satellitbilder bidrar till system för tidig varning, samt utforska innovativa ramverk för katastrofresiliens.

Vid slutet av modulen kommer studenterna att kunna tillämpa sina kunskaper inom riskbedömning, katastrofberedskapsplanering och klimatadaptations-strategier, vilket ger dem viktiga färdigheter för karriärer inom miljövetenskap, krishantering och hållbar utveckling.

'Riktigt lärande börjar när kunskap inspirerar till handling och förståelse driver förändring. Rusta dig för att förvandla utmaningar till möjligheter.'

Genom att utnyttja kraften i ny teknologi kan vi förutsäga, förbereda oss för och mildra effekterna av naturkatastrofer – och därmed göra teknologin till en livlina för vår framtid.

01

Förståelsen av naturkatastrofer

01

Definition av naturkatastrofer

En naturkatastrof är en plötslig och katastrofal händelse som orsakas av naturliga processer på jorden och som leder till betydande störningar i människors liv, ekosystem och infrastruktur. Dessa händelser inträffar ofta oväntat och gör samhällen sårbara på grund av deras förstörande krafter och långsiktiga konsekvenser. Naturkatastrofer kan påverkas av geografiska, meteorologiska eller biologiska faktorer och förvärras ytterligare av mänskliga aktiviteter, såsom avskogning och klimatförändringar. Naturkatastrofers viktigaste kännetecken:

• Oförutsägbarhet: Många naturkatastrofer inträffar utan förvarning.
• Omfattande Påverkan: De drabbar stora områden och orsakar skador på liv, egendom och ekosystem.
• Långsiktiga Effekter: Effekterna omfattar ekonomiska förluster, förflyttning av befolkningen och miljöförstöring.

Förståelsen av naturkatastrofer

Naturkatastrofer är processer som kan trigga naturkatastrofer och kan delas in i fem kategorier: Geofysiska eller geologiska faror som involverar rörelser i den fasta jorden, såsom jordbävningar och vulkanisk aktivitet; Hydrologiska faror som rör vattenrörelser, inklusive översvämningar, jordskred och vågor; Meteorologiska faror som omfattar stormar, extrema temperaturer och dimma; Klimatologiska faror, som i allt högre grad är kopplade till klimatförändringar, såsom torka och skogsbränder; och Biologiska faror som uppstår genom exponering för levande organismer eller deras giftiga ämnen, med COVID-19-viruset som ett tydligt exempel.För att mildra de totala effekterna av naturkatastrofer är det avgörande att ta itu med både de grundläggande orsakerna till naturkatastrofer och de socioekonomiska faktorer som förvärrar deras effekter. I detta avseende spelar teknologi som mildrar, hanterar eller förebygger deras inträffande en avgörande roll för att förstå och minimera konsekvenserna av naturkatastrofer.

02

Jordbävningar

02

Introduktion till jordbävningar

En jordbävning inträffar när spänningsenergin i jordskorpan plötsligt frigörs, vilket orsakar skakningsvågor. Jordbävningar klassificeras som en av de dödligaste naturkatastroferna som kan orsaka allvarliga förluster av människoliv och ekonomiska kostnader. Enligt National Earthquake Information Center registreras i genomsnitt 20 000 jordbävningar varje år, varav cirka 100 jordbävningar kan orsaka allvarliga skador och 16 betraktas som stora jordbävningar (med en magnitud på 7 eller högre på Richterskalan).

Siffror

80%

Prediktioner om extremt väder

Förutom huvudjordbävningen kan efterskalv eller jordbävningssvärmar inträffa. Det förstnämnda beror på plötsliga förändringar i spänningen inom och mellan bergarter. Efterskalv är jordbävningar med lägre magnitud som följer efter huvudskalven i en större jordbävning. Utöver huvudjordbävningen kan efterskalv och seismiska svärmar uppstå på grund av omfördelningen av spänningar längs förkastningslinjerna. AI-drivna seismiska övervakningssystem analyserar nu stora datamängder för att upptäcka subtila mönster, vilket förbättrar förmågan till tidig varning och katastrofberedskap.

+190

Länder Det globala seismiska AI-nätverket

90%

70%

AI-drivna seismiska sensorer kan förutsäga efterskalv med över 90 % noggrannhet.

Satellitdata kan förutsäga översvämningsbenägna områden

Hur AI revolutionerar jordbävningsprognoser och respons

1/2

1,200M

90%

Människor i Riskzoner i Seismiska Områden

Realtidsbehandling av AI-data

AI-baserad Jordbävningsprognos

AI-modeller analyserar seismiska data dubbelt så snabbt som traditionella metoder, vilket möjliggör realtidsvarningar och minskar responstiderna för räddningsteam.

Mer än 1,2 miljarder människor bor i jordbävningsdrabbade områden världen över. AI-drivna system för tidig varning kan bidra till att minska antalet dödsfall och ekonomiska förluster.

AI-drivna seismiska sensorer kan förutsäga efterskalv med över 90 % noggrannhet, vilket förbättrar katastrofhanteringen och beredskapen.

02

Jordbävningars mekanik och dynamik

Jordskorpan består av sju stora tektoniska plattor och flera mindre. Under jordskorpan finns en flytande mantel som uppvisar egenskaper som liknar de hos vätskor. På grund av konvektionsströmmar i manteln, som är ett resultat av värmeöverföring från jordens kärna, rör sig de tektoniska plattorna flera centimeter varje år. Friktionen från kolliderande tektoniska plattor vid deras kanter orsakar ett enormt tryck som kan överstiga de friktionskrafter som håller ihop plattorna, vilket resulterar i en plötslig spänningsavlastning som orsakar en jordbävning.

Mer specifikt uppstår en jordbävning när jordens yta skakar i litosfären och på så sätt skapar seismiska vågor. Skakningarna uppstår genom en plötslig frigöring av energi och en plötslig rörelse av tektoniska plattor.

02

Teknologi som används för att hantera jordbävningar

Det finns flera metoder som används för att förutsäga och upptäcka jordbävningar. I fall där jordbävningen inte kan upptäckas alls eller i ett tidigt skede finns det dock vissa metoder som kan användas för att mildra konsekvenserna av jordbävningar.

Teknologi för detektering

Tidig jordbävningsvarning (EEW)

Globalt satellit-navigeringssystem (GNNS)

Observation systems

Observationssystem

Infraljudsteknologi

Geokemiska sensorer

Seismometrar

Machine Learning (ML) Tekniker för prediktion:

Accelerometrar

02

Teknologier som används för att mildra konsekvenserna av jordbävningar

Efter en jordbävning blir det viktigt men svårt att bedöma de drabbade områdena, särskilt när byggnader har rasat och tillträdet är begränsat. Traditionella markbaserade sök- och räddningsinsatser försenas ofta på grund av instabila strukturer, spillror och farliga förhållanden. För att övervinna dessa utmaningar har obemannade flygfarkoster (Unmanned Aerial Vehicles - UAV) blivit en viktig teknologi för insatser vid jordbävningar. UAV:er är utrustade med högupplösta kameror, värmebildteknik och AI-driven analys och kan snabbt skanna katastrofområden, identifiera överlevande och förse räddningspersonal med realtidsdata för att fatta välgrundade beslut.

02

Hur UAV:er fungerar vid hantering av jordbävningskatastrofer

Moderna UAV-system är byggda med en kombination av hårdvaru- och mjukvarukomponenter som gör att de effektivt kan bistå i katastrofhantering. Flygkontrollenheten ansvarar för att styra drönarens rörelser, medan fjärrkontrollen gör det möjligt för operatörer att manuellt navigera den vid behov. Dessutom säkerställer det absoluta positioneringssystemet precis positionsspårning, vilket gör att drönare kan kartlägga drabbade områden med hög noggrannhet. UAV:er stöds av markkontrollstationer, som tillhandahåller övervakning och samordning i realtid, vilket säkerställer optimal prestanda i katastrofområden. Utöver luftövervakning spelar UAV:er en viktig roll vid katastrofbedömning och räddningsinsatser. De kan användas för att skapa 3D-kartor över jordbävningsdrabbade områden, vilket hjälper räddningspersonal att utvärdera omfattningen av förstörelsen och lokalisera de mest kritiska räddningsplatserna. Dessutom ger UAV:er visuell vägledning för räddningspersonal, vilket hjälper dem att navigera säkert genom instabila strukturer. AI-drivna UAV:er kan också programmeras för att söka efter saknade personer, upptäcka potentiella faror och till och med leverera medicinska förnödenheter till överlevande på isolerade platser. Dessa funktioner gör UAV:er till en banbrytande teknologi för att förbättra insatserna vid jordbävningar och rädda liv.

03

Översvämningar

03

Introduktion till översvämningar

Översvämning är ett utbrett fenomen som drabbar olika regioner över hela världen. Även om det ofta förknippas med flodöversvämningar, förbiser detta perspektiv många andra former av vattenrelaterade händelser. Kustområdena står till exempel inför unika utmaningar i form av tidvattenfluktuationer, stormdrivna svallvågor och tsunamier. I Storbritanniens historiska sammanhang har dessa kustöversvämningar till exempel spelat en särskilt framträdande roll. Vissa organisationer utvidgar den traditionella synen och antar ett mer inkluderande synsätt. Center for Research on the Epidemiology of Disasters (CRED) betraktar till exempel betydande vattennivåhöjningar i olika vattendrag som översvämningar. Detta stämmer överens med bredare definitioner som betonar översvämning av normalt torr mark.

Typer och orsaker till översvämning

Naturliga vattensystem kan uppleva dramatiska översvämningar på grund av en rad komplexa och sammanhängande faktorer, som varierar beroende på den specifika översvämningen och den geografiska ramen. Även om det finns många olika klassificeringar av vattenrelaterade katastrofer, kan de delas in i tre huvudgrupper: flodöversvämningar, störtfloder och kustöversvämningar. Översvämningar kategoriseras också som naturliga (flod-, stört- och kustöversvämningar) eller mänskligt orsakade (till följd av infrastrukturella fel). Översvämningarna i Midwest i USA 1993 och översvämningarna i New Orleans 2005 är exempel på mänskligt orsakade katastrofer. Paradoxalt nog kan dammar både förebygga och förvärra översvämningar. Miljöfaktorer som avskogning och överbetning bidrar till översvämningar genom att öka erosion och sedimentering i floder. Detta är tydligt i hur avskogningen i Nepal och Assam påverkar översvämningsmönstren i Bangladesh. Klimatförändringarna förväntas öka översvämningarnas frekvens och svårighetsgrad globalt.

Kustöversvämningar

Störtfloder

Flodöversvämningar

03

Teknologi som används för att hantera översvämningar

Information i nära realtid (NRT) om naturkatastrofer har blivit allt viktigare för effektiva räddningsinsatser och för att minimera konsekvenserna. Sakernas internet (IoT) spelar en avgörande roll i detta genom att tillhandahålla realtidsdata från olika sensorer som övervakar miljöförhållanden och infrastrukturens status. Dessa data, i kombination med molnbaserade verktyg, möjliggör snabb situationsbedömning och välgrundade beslut under krissituationer. Ett snabbt och noggrant katastrofinsatsarbete är avgörande för att rädda liv, minska ekonomiska förluster och bygga upp motståndskraftiga samhällen. Begreppet ”Internet of Floods” (IoF) avser specifikt användningen av IoT för att upptäcka översvämningar i nära realtid. Dessa framsteg inom teknologi förändrar katastrofhanteringen genom att erbjuda beslutsfattare aktuell och precis information och potentiellt minska de fysiska och mänskliga kostnaderna för naturkatastrofer.

Teknologi som används för att hantera översvämningar

SAR är särskilt effektivt för omfattande översvämningsövervakning tack vare sin förmåga att tillhandahålla tillförlitliga data under alla väderförhållanden, dag som natt. Till exempel kan högupplösta SAR-bilder i kombination med digitala höjdmodeller från LiDAR användas för att noggrant bedöma vattendjupet i specifika regioner (Cian et al., 2018). Flygburna plattformar, såsom UAV:er och helikoptrar, erbjuder ett alternativ till satellitbilder, särskilt när ogynnsamma väderförhållanden förhindrar insamling av satellitdata. Terrestriska fjärranalysmetoder har visserligen lägre täckning, men ger högre geometrisk noggrannhet och är användbara vid ogynnsamma väderförhållanden. De senaste framstegen inom prognos- och dataassimileringstekniker möjliggör översvämningsprognoser i nära realtid, vilket gör det möjligt att utfärda exakta översvämningsvarningar bara några timmar i förväg (Dance et al., 2019). Dessa tekniker är avgörande för att minimera skador och förbereda sig för översvämningar.

Kopplade sensorer kan också användas för att upptäcka när en översvämning inträffar. Antalet kopplade enheter ökar ständigt, men vi kan beskriva några av de mest representativa: Smarta bojar: Övervaka vattennivåer, flödeshastighet, temperatur och kvalitet i högriskområden med hjälp av sensorer som bottenmätare, tsunamimätare och vindvågsmätare. Vattennivåsensorer: IoT-baserade system använder ultraljudsavståndssensorer och trycksensorer för att mäta vattennivån i realtid och ger omedelbara varningar om potentiella översvämningar. Smart avloppssystem: Sensorbaserade system övervakar vattennivåer och variationer i avloppsrör, vilket förbättrar den övergripande översvämningsdetekteringen.

Smarta kameror är också värdefulla för förvaltning av kustområden och prognostisering av tidvattenvågor, med hjälp av tekniker som intensitetsskillnad, frekvens, skala, bakgrundssubtraktion och aktiva konturmodeller. De kan upptäcka vågor som slår över, med system som utvecklats för kontinuerlig bildtagning och automatisk detektering av höga vågor.

Fjärranalys

Datorseende

Sakernas internet

Den snabba utvecklingen av fjärranalys-teknologi, inklusive satellitbilder och syntetisk aperturradar (SAR), har avsevärt förbättrat förmågan att övervaka och reagera på naturkatastrofer, såsom översvämningar, även i regioner med knapphändig data. Dessa teknologier innebär att data samlas in från olika plattformar (markbaserade, luftburna och rymdbaserade) med hjälp av elektromagnetiska sensorer. Den insamlade datan bearbetas och analyseras sedan för att skapa exakta översvämningskartor. Olika bildbearbetningstekniker, såsom övervakad och icke-övervakad klassificering, tröskelvärden och metoder för förändringsdetektering, hjälper till att skilja översvämmade områden från icke-översvämmade.

Smarta kameror, förstärkta med intelligent bildbehandling och algoritmer för mönsterigenkänning, kan utföra komplexa uppgifter såsom att upptäcka objekt och rörelser, mäta objekt och känna igen fordonsregistreringsskyltar, ansikten, mänskliga gester och beteenden. Dessa funktioner sträcker sig till att extrahera rumslig information från bilder för att detektera vattennivåer i realtid med hjälp av olika algoritmer som kantriktning (Park et al., 2009), pixelskillnadsberäkningar (Yu och Hahn, 2010) och optiskt flöde (Van Ackere et al., 2019). Infraröda kameror möjliggör detektering av vattennivån på natten.

Smart hem: Olika sensorer mäter luftfuktighet, rök, temperatur och luftkvalitet inomhus och identifierar problem som brand eller vatteninträngning. Biosensorer kan också upptäcka virus i myggor, vilket underlättar kartläggningen av sjukdomar vid översvämningar.

04

Skogsbränder

04

Introduktion till skogsbränder

En skogsbrand kan uppstå antingen av naturliga orsaker eller genom mänsklig inblandning. Naturliga orsaker inkluderar blixtnedslag, höga temperaturer i kombination med låg luftfuktighet och starka vindar, samt vulkanisk aktivitet. Mänsklig påverkan kan delas upp i vårdslöst beteende vid användning av brandfarliga material och naturligtvis mordbrand (Europeiska unionen, 2023). De främsta orsakerna till oavsiktlig mordbrand på landsbygden är slängda cigaretter, obevakade campingeldar (WFCA, 2022), okontrollerad förbränning av avfall och kortslutningar i olika utrustningar.

Skogsbränder kategoriseras enligt följande: - Låg löpbrand - Underjordisk eller terrestrisk -, som utvecklas i rötterna på växter och död vegetation som finns i jorden. Dess huvudsakliga egenskap är den långa varaktigheten och svårigheten att lokalisera den, eftersom den inte avger någon låga. Därför orsakas miljöskadorna på alven. - Hög löpbrand, vilket är den vanligaste typen. Denna typ av skogsbrand är lätt att upptäcka och dess intensitet eskalerar vanligtvis inte. - Toppbrand, som startar från de nedre lagren av marken, sprider sig till de högsta punkterna i trädkronorna och därigenom sprider sig över hela skogen, samtidigt som den använder material som finns på markytan som bränsle. - Glödbrand, som definieras som brända flygande partiklar (eldklumpar och glöd) som flyter med gasformiga förbränningsprodukter och skapar nya bränder.

Mer specifikt definieras ”skogsbrand” som en oplanerad brand som kan orsakas antingen av naturliga orsaker eller av mänskligt fel på vegetation.

04

Teknologi som används vid brand

Teknologi är ett viktigt verktyg för hantering av skogsbränder och berör stadierna för upptäckt, övervakning och kontroll. Till exempel används UAV:er som är utrustade med värmesensorer för att bedöma skogsbränder i Pre-Wildfire (Pre.W) stadiet, the Active-Wildfire (Act.W) stadiet and the Post-Wildfire (Post.W) stadiet.I Pre.W-stadiet genomförs brandscenariotester och modellering, övervakning av väderförhållanden och bränslen för material som finns i området via UAV:er och AI. I Act.W-stadiet kategoriseras risken och en kontroll av skogsbrandens rörlighet utförs. I Post.W-stadiet registreras och bedöms skadorna, nya evakueringsplaner skapas, skogsåterställningen övervakas och olagliga ingripanden kontrolleras. I alla stadier kan UAV och AI bidra stort till hanteringen av skogsbränder.

05

Extremt väder

05

Introduktion till extremt väder

Extrema väderfenomen är händelser med ovanligt svåra väder- eller klimatförhållanden som kan orsaka förödande konsekvenser för samhällen, jordbruk och naturliga ekosystem. Väderrelaterade extrema händelser är ofta kortvariga och omfattar värmeböljor, köldknäppar, kraftiga störtregn, tornadon, tropiska cykloner och översvämningar. Klimatrelaterade extrema händelser varar antingen längre än väderhändelser eller uppstår genom en ackumulering av väder- eller klimathändelser som varar under en längre tid. Exempel på detta är torka till följd av långa perioder med under normal nederbörd eller skogsbränder när en långvarig torr och varm period följer på en onormalt våt och produktiv växtsäsong.

Extrema väderhändelser kan grupperas enligt följande:

Värmeböljor Extrem värme, i form av detta fenomen som innebär höga temperaturer under flera dagar, har blivit allt vanligare och intensivare i de flesta regioner på jorden sedan 1950, enligt IPCC:s rapport. Kalluftsutbrott Till skillnad från värmeböljor har detta fenomen, som innebär flera dagar med låga temperaturer, blivit mindre vanligt, enligt IPCC. Detta betyder dock inte att ovanliga situationer, såsom stormen Philomena, som stoppade Spanien i flera dagar, har upphört. Tropiska cykloner Enligt IPCC har dessa blivit vanligare under de senaste fyra decennierna. Dessutom visar de sig vara mer förstörande eftersom de resulterar i orkaner av högre kategori. Allt detta kan mycket väl ha samband med en ökning av havets yttemperatur. Torka Bristen på regn i vissa delar av världen, till exempel Afrikas horn, blir alltmer uttalad, vilket förlänger detta fenomen och tvingar tusentals människor att emigrera och bli klimatflyktingar. Dessutom kan vattenbrist också leda till våldsamma konflikter. Regnskur Samtidigt som det kan bli mindre nederbörd generellt på grund av klimatförändringarna, kan den nederbörd som faller bli mer intensiv, vilket kan leda till att tyfoner orsakar extremt förstörande översvämningar och svällande vattendrag..

Teknologi som används för att hantera extremväder

AI för klimatanpassning

Drönare för klimatanpassning

Avancerad databehandling för klimatanpassning

Observation systems

Jordobservation för klimatanpassning

Sakernas internet för klimatanpassning

Augmenterad och virtuell verklighet för klimatanpassning

06

Epidemier

06

Epidemier

Epidemier är en oväntad, ofta plötslig, ökning av en specifik sjukdom inom ett samhälle eller en region. Pandemier uppstår när en epidemi sprids över hela världen, överskrider internationella gränser och drabbar ett stort antal människor. Ett antal smittsamma sjukdomar kan utgöra betydande hälsorisker på lokal, regional och global nivå och leda till epidemier eller pandemier. Epidemier och pandemier kan förebyggas och mildras genom en rad åtgärder i hushåll och samhälle, såsom god hygien, social distansering och vaccination.

Typer av epidemier

Influensa (säsongsinfluensa)

Kolera

Coronavirus

Myggburna sjukdomar

Teknologi som används för att hantera epidemier

Artificiell intelligens

Blockkedja

Öppen källkodsteknologi

Nanoteknologi

Tack!

AI för klimatanpassning

Väder- och klimatmodeller som är betydligt mer sofistikerade och precisa utvecklas med hjälp av artificiell intelligens. AI har till exempel lagt till data om havsytans temperatur i havsmodeller – något som mänskliga forskare inte kunde göra. Detta har ökat vetenskapssamhällets förståelse för havsströmmarna. Andra framsteg inom klimatanpassning med hjälp av AI är smarta avloppssystem som förhindrar översvämningar vid kraftiga regn och torktåliga grödor.

Artificiell intelligens

Analysverktyg har förändrat sättet att spåra och hantera sjukdomsutbrott, vilket räddar liv. Det internationella samfundet fokuserar för närvarande på pandemin med det nya coronaviruset (Covid-19) 2019–2020, som först identifierades i Wuhan, Kina. I takt med att det sprider sig och väcker farhågor om en världsomspännande nedstängning har internationella organisationer och forskare använt artificiell intelligens (AI) för att spåra epidemin i realtid, så att de kan förutsäga var viruset kan dyka upp härnäst och utveckla effektiva åtgärder.

Jordobservation för klimatanpassning

Jordobservation använder satelliter och annan fjärranalysteknologi, eller platsbaserade tekniker som väderstationer, för att samla in information om förändringar på jorden. Enorma mängder satellitdata hjälper forskare att utveckla nya sätt att förvalta planetens resurser. Till exempel har satelliter från Europeiska rymdorganisationen (ESA) gett ny kunskap om jordens klimat, bland annat om issmältning och sötvattenresurser. Jordobservation är också avgörande för tidiga varningssystem i ett klimatadaptationsscenario, till exempel genom att upptäcka orkaner innan de inträffar.

Tidig jordbävningsvarning (EEW)

En strategi som utvecklats för att skicka varningar före jordbävningar eller tsunamier i syfte att minska katastrofens konsekvenser inom många sektorer i samhället. EEW innebär vanligtvis att en händelse upptäcks när jordbävningen har uppstått och ger upphov till mätbara markrörelser. Konceptet baseras på det faktum att S-vågor och ytvågor (dvs. mer destruktiva typer av seismiska vågor) fortplantar sig långsammare än P-vågor (mindre destruktiva). Baserat på den insamlade analysen skickas varningar till myndigheterna sekunder eller minuter innan jordbävningen inträffar, så att nödvändiga åtgärder kan vidtas, t.ex. evakuering av farliga byggnader. Konventionella EEW-system använder traditionella seismiska instrument (dvs. högkvalitativa seismometrar) ​(G. Cremen och C. Galasso, 2020)​. EEW har utvecklats i flera jordbävningsdrabbade länder, däribland Mexiko, Japan, Turkiet, Rumänien, Kina, Italien och Taiwan.

Öppen källkodsteknologi

Vid sjukdomsutbrott är snabb informationsdelning avgörande, eftersom den ger en bättre förståelse av infektionens ursprung och spridning och kan tjäna som grund för effektiv prevention, behandling och vård. Informationsteknologins förmåga att möjliggöra kostnadseffektiv spridning och samordning av data har lett till att en mängd databaser och IT-plattformar för informationsdelning har skapats. De flesta av dessa datainsamlingsaktiviteter samordnas av internationella organisationer som Världshälsoorganisationen (WHO) och Europeiska centrumet för förebyggande och kontroll av sjukdomar. Samtidigt har ett ökande antal bottom-up-initiativ för öppna data och open source-projekt utvecklats, vilket underlättar tillgången till forskningsdata och vetenskapliga publikationer samt utbyte av ritningar för tillverkning av viktig medicinsk utrustning såsom ventilatorer och ansiktsskydd.

Kustöversvämningar

Kustområden hotas av översvämningar från cyklonorsakade stormfloder och tsunamier, med varierande konsekvenser i olika områden. Till exempel är den amerikanska golfkusten utsatt för stormfloder, medan Kalifornien är mer sårbart för tsunamier. Cykloner följer säsongsmönster, men tsunamier kan inträffa året runt. Stormfloder är särskilt dödliga i samband med cykloner. Tidvattenöversvämningar drabbar estuarina områden två gånger om dagen, vilket för med sig saltvatten inåt landet och skadar grödor. Regnfloder, orsakade av intensiva nederbörd, påverkar flodbassänger och flodslätter, ofta förvärrade av dålig dränering och stadsutveckling.

Myggburna sjukdomar

Myggburna sjukdomar är sjukdomar som sprids genom bett av en infekterad mygga. Sjukdomar som sprids till människor via myggor inkluderar zikavirus, West Nile-virus, chikungunyavirus, denguefeber och malaria.

Geokemiska sensorer

Studier visar att radongasutsläpp kan vara en föregångare till seismisk aktivitet. Geokemiska sensorer för att övervaka förändringar i gasutsläpp och andra geokemiska data har implementerats i ett fåtal studier och forskningsanläggningar.

Infraljudsteknologi

Denna teknologi definierar ljud som ligger under hörbara frekvenser mellan 0,003 och 20 Hz som infraljud. Förskjutningar av jordytan eller jordskred kan betraktas som en källa till naturligt infraljud, eftersom det produceras av lågfrekventa svängningar i jordytan vid epicentrum och i de omgivande områdena. Jordbävningar med en magnitud större än 5,5 mb (kroppsvågsmagnitud) kan producera infraljudsvågor som kan detekteras och registreras med hjälp av infraljudssensorer. Japan har utvecklat ett nätverk av 30 KUT-infraljudssensorer som är omfattande sensorer som integrerar en accelerometer, en barometer och en mikrofon för att detektera infraljud. Studier tyder på att analys av registrerade infraljudsvågor från jordbävningar kan ge information om seismisk magnitud och varaktighet.

Augmenterad och virtuell verklighet för klimatanpassning

Augmented reality (AR) och virtual reality (VR) är teknologier som ger uppslukande upplevelser. Detta innefattar att lägga digitala funktioner över fysiska miljöer eller använda hårdvara såsom headset för att helt uppsluka användarna. AR och VR används i allt större utsträckning för att förändra vårt beteende när det gäller klimatåtgärder och anpassning. Genom att simulera effekterna av klimatförändringarna kan VR-headset till exempel visa användarna en värld med klimatpåverkan såsom förändrade vädermönster och förlust av biologisk mångfald.

Sakernas internet för klimatanpassning

Med sakernas internet (IoT) avses en värld av uppkopplade enheter som kommunicerar med varandra. Det kan vara sensorer eller handhållna enheter som delar data och övervakar system. IoT-teknologi används för att samla in och dela nya typer av data, till exempel förändringar i luftkvalitet och temperatur. Sensorer som upptäcker skogsbränder kan till exempel skicka varningar via mobiltelefon till människor i det drabbade området. Det kaliforniska företaget PanoAI använder en IoT-baserad plattform för att upptäcka skogsbränder och vidarebefordra information till brandmän och räddningstjänst. Systemet, som kombinerar kraftfulla kameror med flera dataflöden, övervakar mer än 5 miljoner hektar mark och upptäcker tusentals bränder.

Seismometrar

En av de mest grundläggande apparaterna som används i seismologiska studier. Instrumenteringssystemet består av en markrörelsesensor som används för att mäta markförskjutningar i XYZ-riktningarna och ett registreringssystem för att grafiskt återge vågformen som motsvarar den seismiska vågen. Vågformen ger viktiga egenskaper såsom amplitud och frekvensområde för seismiska signaler. Sådana signaler kan vara extremt dynamiska med ett amplitudområde mellan 0,1 nm och 10 m, medan frekvensområdet ligger mellan 0,00002 Hz och 1000 Hz. Eftersom seismografen måste kunna fånga upp seismiska vågor inom detta dynamiska intervall är det mycket känsliga instrument, vilket innebär att den registrerade vågen vanligtvis också kan innehålla andra naturliga miljöbuller, såsom buller från vind, havsvågor eller andra väderrelaterade aktiviteter, eller mindre seismisk aktivitet, samt antropogent buller från trafik och industriell verksamhet.

+190 Countries – The Global Seismic AI Network

AI-driven seismic monitoring is revolutionizing disaster response in over 190 countries. By analyzing vast datasets in real-time, AI can predict aftershocks, enhance early warnings, and reduce earthquake-related casualties. Machine learning models process seismic data, helping governments and emergency responders take proactive measures.

AI-Powered Earthquake Prediction Accuracy

Machine learning models analyzing satellite data and weather patterns can predict flood-prone areas with 70% accuracy. This allows authorities to issue early warnings, optimize evacuation plans, and reduce disaster impact. AI-driven flood forecasting is a crucial step toward climate resilience and disaster preparedness.

Nanoteknologi

Covid-19 sprider sig snabbt över hela världen, men det finns få specifika verktyg tillgängliga för att kontrollera den växande pandemin och behandla de som är sjuka. Karantän, isolering och smittskyddsåtgärder är allt som kan användas för att förhindra spridningen av sjukdomen, och de som blir sjuka måste förlita sig på stödjande vård. Det som saknas är ett specifikt antiviralt medel för att behandla de infekterade och därmed minska virusutsöndringen och smittspridningen. Nanobaserade produkter utvecklas och används för närvarande för att begränsa, diagnostisera och behandla Covid-19. Ett experimentellt nanovaccin har blivit det första vaccinet som testats i en klinisk prövning på människor.

Machine Learning (ML) Tekniker för prediktion:

ML-teknikernas förmåga att utforska dolda datamönster visar på en lovande potential för jordbävningsprognoser. Regelbaserade metoder, ytlig maskininlärning och djupinlärningsalgoritmer har redan implementerats i flera studier för att underlätta jordbävningsprognoser. Jordbävningsprognoser är i hög grad beroende av historiska data som hämtas från sensorer. Dessa data används för att träna ML-modellerna så att de kan klassificera jordbävningssignaler korrekt. Eftersom ML-modeller kräver omfattande data för att tränas är förbättringen av förutsägelsens noggrannhet och förbättringen av ML-modeller för jordbävningar begränsad på grund av bristen på historiska jordbävningsdata, eftersom större jordbävningar inte är särskilt frekventa.

Coronavirus

Coronavirus är en virusfamilj som bland annat orsakar sjukdomar hos fåglar och däggdjur, inklusive människor. Hos människor orsakar de förkylning med halsont och hosta, och ibland lunginflammation. Vanligtvis är symptomen lindriga, men sjukdomarna kan i ovanliga fall vara dödliga. Hos kor och grisar orsakar de diarré, medan hönsfåglar kan drabbas av lungsjukdomar. Virusfamiljen har fått sitt namn eftersom det vid elektronmikroskopi ser ut som att viruset har en korona.

Observationssystem

Systemen omfattar och kombinerar vanligtvis flera teknologier och ett nätverk av sensorer, inklusive seismometrar, accelerometrar, GPS- och GNNS-mottagare samt infraljudssensorer.

Flodöversvämningar

Flodöversvämningar beror främst på att flodbankarna svämmar över på grund av kraftiga regn i stora flodbassänger. När dessa bassänger sträcker sig över flera länder kan regn uppströms orsaka översvämningar nedströms. I Bangladesh leder till exempel kraftiga regn i Ganges-, Brahmaputra- och Meghna-bassängerna (GBM) ofta till omfattande översvämningar, trots att Bangladesh endast omfattar 8% av dessa bassängers totala yta (Paul, 2020). I Nordamerika inträffar ofta översvämningar på grund av kraftiga regn från svåra sommarstormar i Midwesten, som påverkas av jetströmens position. Isproppar och snösmältning i bergen bidrar också till översvämningarna. I Sydasien orsakar monsunöversvämningar i GBM-bassängerna, förvärrade av samtidigt kraftiga regn och snösmältning i Himalaya, att floderna svämmar över och översvämmar angränsande mark. Faktorer som låga flodlutningar, igenslamning, otillräcklig muddring och störda dräneringssystem förvärrar situationen. Oplanerad urbanisering och förändringar i markanvändningen ökar också översvämningsriskerna. Dessutom kan byggandet av vallar, dammar och andra översvämningsskydd längs större floder minska deras lagringskapacitet, vilket leder till högre översvämningstoppar nedströms. Till exempel har öppnandet av Farakka-dammen i Indien anklagats för svåra översvämningar i Bangladesh, inklusive en förödande översvämning 1998.

Globalt satellit-navigeringssystem (GNNS)

Detta system använder en konstellation av satelliter för att fastställa exakt plats- och tidsinformation globalt. De mest kända exemplen är GPS, GLONASS, Galileo och BeiDou. Satelliterna sänder mikrovågsignaler som tas emot av landbaserade antenner och mottagare för att fastställa antennens position. GNNS gör det möjligt för forskare att hämta positioneringsströmmar i realtid som kontinuerliga tidsserier och slutligen återställa markposition, markförskjutning, hastighet och statisk förskjutning. Fördelen med GNSS-lösningar jämfört med traditionella seismografer är att de inte mättas med magnitud och direkt extrahering av förskjutningsvågformer, täckning av händelser utanför nätverket och karakterisering av fel och glidningsfördelningar. För att kunna tillhandahålla användbar information måste jordbävningarna dock vara ganska starka med en magnitud större än 7.

Kolera

Kolera är en akut diarréinfektion som orsakas av bakterien Vibrio cholerae och som oftast smittar människor via förorenat vatten eller förorenad mat. Varje år orsakar kolera uppskattningsvis 3 till 5 miljoner fall och 100 000 till 120 000 dödsfall. Den korta inkubationstiden (12 timmar till 5 dagar) förstärker det potentiellt explosiva mönstret för utbrott. Kolera är en extremt virulent sjukdom och orsakar akut vattnig diarré hos både barn och vuxna. Tre fjärdedelar av alla patienter uppvisar inga symtom, men bakterierna finns kvar i avföringen i 1–10 dagar efter infektionen och sprids tillbaka till miljön, vilket kan smitta andra människor. Kolera kan döda, särskilt personer med försvagat immunförsvar, inom några timmar om den inte behandlas. Dessutom sprider även asymptomatiska patienter bakterierna via avföringen, vilket kan leda till nya infektioner.

Störtfloder

Blixtfloder är plötsliga, intensiva och lokala översvämningar som vanligtvis orsakas av kraftiga regn under en kort tid. De förekommer ofta i öken- och bergsregioner, branta kanjoner, stadsområden och små flodfåror. Andra orsaker är dammbrott, isproppar och långsamt rörliga åskväder. Dessa översvämningar kännetecknas av att de uppstår snabbt, ofta på natten, och av sin våldsamma natur. Trots att de drabbar relativt små områden utgör de ett betydande hot mot liv och kan orsaka allvarliga skador på egendom och infrastruktur. Störtfloder kan flytta stenblock, rycka upp träd med rötterna, förstöra byggnader och broar och utlösa jordskred i bergsområden. Störtfloder är särskilt farliga eftersom de inträffar så plötsligt att det knappt finns tid att varna. De är särskilt allvarliga i torra och halvtorra regioner på grund av brist på vegetation och hög erosion. Kända exempel är störtfloden i Iran 1954 som dödade nästan 2 000 människor och sörtfloden i Big Thompson Canyon i Colorado 1976 som resulterade i 140 dödsfall.

Extreme weather predictions

Artificial intelligence (AI) is revolutionizing extreme weather forecasting. By analyzing vast datasets, AI models can now predict hurricanes, floods, heatwaves, and wildfires with increasing accuracy, allowing for early warnings and proactive disaster response. Governments and researchers worldwide are leveraging AI-powered climate models to enhance resilience against extreme weather events.

Avancerad databehandling för klimatanpassning

Avancerad databehandling innebär användning av mycket kraftfulla datorer med förbättrad noggrannhet och hastighet. Dessa inkluderar superdatorer – världens största och mest kraftfulla datorer – och kvantdatorer, som använder subatomära partiklar som fotoner – ljuspartiklar – för att utföra flera beräkningar samtidigt. Kvantberäkningar förväntas främja klimatmodellering och klimatanpassning eftersom de kan förutsäga processer som är väsentliga för väderprognoser, såsom fluidmekanik. Detta är svårt för traditionella datorer. Superdatorer görs också mer allmänt tillgängliga för att underlätta väder- och klimatmodellering.

Accelerometrar

Dessa sensorer mäter hastigheten på en enskild punkt på marken och ger extra information om intensiteten och krafterna som objektet utsätts för från markvibrationer.

Influensa (säsongsinfluensa)

Säsongsinfluensa är en akut luftvägsinfektion som orsakas av influensavirus, vilka cirkulerar över hela världen och kan drabba människor i alla åldersgrupper. Viruspartiklarna överförs lätt från person till person via andningsdroppar och små partiklar som bildas när smittade personer hostar eller nyser. Säsongsinfluensa orsakar sjukdomar av varierande svårighetsgrad och leder ibland till sjukhusvistelse och död. De flesta människor återhämtar sig från feber och andra symtom inom en vecka utan att behöva läkarvård. Influensa kan dock orsaka allvarlig sjukdom eller död, särskilt bland högriskgrupper som mycket små barn, äldre, gravida kvinnor, vårdpersonal och personer med allvarliga medicinska tillstånd. Influensa kännetecknas av plötslig feber, hosta (vanligtvis torr), huvudvärk, muskel- och ledvärk, svår sjukdomskänsla, halsont och rinnande näsa. Hostan kan vara svår och pågå i två veckor eller längre. Tiden från smitta till sjukdom är cirka två dagar.

Blockkedja

Covid-19 är mycket smittsamt, vilket innebär att det finns ett akut behov av att hitta lämpliga lösningar, från att påskynda upptäckten av virusbärare och stoppa spridningen av viruset till att utveckla ett vaccin. Blockkedjeteknologi har nyligen framträtt som en nyckelteknologi inom det kritiska området epidemihantering. Blockkedjetillämpningar kan utgöra ett robust, transparent och billigt sätt att underlätta effektivt beslutsfattande och därmed leda till snabbare insatser vid denna typ av kriser. I samband med denna pandemi har blockkedjan potential att bli en integrerad del av den globala insatsen mot coronaviruset genom att spåra sjukdomens spridning, hantera försäkringsutbetalningar och upprätthålla hållbarheten i medicinska försörjningskedjor och spårningsvägar för donationer.

Drönare för klimatanpassning

Drönare – eller obemannade luftfarkoster (UAV) – är obemannade flygplan som kan utrustas med avancerade kameror och täcka stora avstånd. De kan också bära sofistikerad utrustning, såsom sensorer för att upptäcka avvikelser och geopositionssystem för mycket precis positionsspårning. Drönare kan hjälpa organisationer att anpassa sig till klimatförändringarna genom att samla in visuella data om klimatrisker och klimatpåverkan. Ett företag kan till exempel använda drönare för att övervaka vattenkällor som är avgörande för dess verksamhet. Drönare kan också hjälpa till i sök- och räddningssituationer efter en klimatkatastrof, till exempel genom att identifiera drabbade samhällen i svåråtkomliga områden.