Mitigation of societal risks imposed by geohazards in a changing climate through digitalization

Nyere klimatrender har ført til at det norske samfunnet opplever ekstraordinære utfordringer. En av disse er hyppige og store hendelser innen geofarer, som jordskred, flomskred og snøskred. Klimaprognoser for Norge indikerer en økning i hyppigheten av utløsende hendelser for geofarer som ekstreme hendelser av nedbør, snøsmelting og temperaturendringer. Samtidig forventes det at andelen av befolkningen og infrastrukturen som er sårbar for geofarer kommer til å vokse i takt med befolkningsveksten. Dette prosjektet sikter på å redusere samfunnsrisikoen av geofarer som følge av klimaendringer med bruk av digital teknologi innenfor et nytt Rammeverk for Evaluering av Geofarer. Rammeverket vil først og fremst fokusere på å redusere risikoen knyttet til jordskred og flomskred på grunn av nedbør. Utviklingen av dette nye rammeverket vil bli styrt med hensyn til potensielle utvidelser til andre typer av geofarer i fremtidige studier. Utvidelsen av rammeverket vil bli støttet av et bredt spekter av muligheter i vurdering av geofarer som er gitt av de siste utviklingene i "Internet of Things" (IoT) for miljøapplikasjoner. Miljøapplikasjoner av IoT vil støtte reduksjon av geofarerisiko i det nye rammeverket gjennom utvikling av (a) avansert teknologi for overvåking av geofarer, (b) forbedrede geofare- og klimamodeller, og (c) nye tekniske/økonomiske muligheter. Avdekking av disse kunnskapsbehovene vil bidra til at beslutningstakere og byggherre får direkte innblikk i klimaendringers påvirkning av geofarer, utvikling av robuste metoder for prediksjon av geofarer, bruk av tidlige varslingssystemer, og implementering av pålitelige risikoreduserende tiltak. Prosjektet involverer forskningsinstitusjonene SINTEF, NTNU, og MET, industrielle partnere Nordic Semiconductor, Telia, og Geonor, og offentlige partnere NVE og SVV. Prosjektet ble gjennomført i perioden fra april 2018 til desember 2021. Forskere i AP1 utviklet en IoT-protype for overvåking av vanninduserte skred. Utviklingen av prototypen ble avsluttet i løpet av 2020 i nært samarbeid mellom industrien og forskningspartnere. Protypen ble installert i prosjektcasestudiet i 2020 og testet under driftsforhold. Prototypen ga prosjektet nyttig informasjon om hydrologiske forhold i skråninger og erfaring om ytelsen til IoT-systemer under vanskelige værforhold. Det IoT-baserte overvåkingssystemet ga viktig informasjon om endringene i hydrologiske forhold som følge av nedbør og snøsmelting. Dataene fra IoT-systemet ble brukt i AP2 for å forbedre forståelsen av hydrologiske forhold i skråninger i kalde klimaer, utvikle metoder for å kalibrere jordskredmodeller med overvåkingsdata, evaluere effekten av klimaendringer på vannutløste skred, og utvikle et lokalt jordskredvarslingssystem. Utvikling av kalibreringsmetoder gjorde at prosjektet kunne bruke målinger fra IoT-systemet for å redusere usikkerhet i skredmodellparametere og forbedre skredprediksjoner. Studier av effektene av klimaendringer på vannutløste skred viste at klimaendringene sannsynligvis vil øke hyppigheten av vannutløste skred og størrelsen på skredområder. Lokalt jordskredvarslingssystem ble implementert for å beregne skråningsstabiliteten i sanntid med data samlet inn fra IoT-overvåkingssystemet. Forskningsaktiviteter i AP3 var rettet mot å gi værprognoser og klimaprognoser for casestudieområdet. Værmeldingene ble hentet fra de tilgjengelige tjenestene hos MET. Forskning på effektene av klimaendringer var fokusert på å utvikle klimaavhengige intensitet-varighet-frekvens kurver for nedbør. Kurvene ble utviklet for nåværende og fremtidig klima for å evaluere effekten av klimaendringer på nedbør i casestudieområdet. De utviklede kurvene ble brukt i AP2 for å kvantifisere effekten av klimaendringer på vannutløste skred. Forskningsaktivitetene i AP4 ble fokusert på implementering og drift av casestudien. Casestudien ble implementert i 2020 med utplassering av IoT-overvåkingsløsninger for vannutløste skred. Dataene om skredutløsende parametere fra casestudien var viktige for å forstå ytelsen til IoT-overvåkingssystemer, utvikling av forbedrede skredprediksjoner og kvantifisering av effektene av klimaendringer på vannutløste skred.

The capacity of the developed IoT technology to collect data on hydrological conditions on sloped terrain provided valuable insights on the effects weather patterns in seasonally cold climates on slope stability. These data increased the corresponding knowledge base at several research and public organisations including. The developed IoT solution advanced the industrial and research knowledge base within the application of IoT technologies for monitoring various geohazards. The project developed novel methodologies that improve landslide predictions both in short- and long-term periods. Improved landslide predictions impact the ability of decision makers and infrastructure operators to reduce societal risks through early warnings in the short-term and plan long-term measures for mitigating risks from climate change. The project findings impacted education of students and practitioners with lectures and student involvement through projects, master and PhD theses.

Recent climate trends have caused the Norwegian society to witness unprecedented challenges. One of which is frequent, large-scale geohazards events, such as landslides, snow avalanches, and debris flows. Climate projections for Norway indicate an increase in the frequency of triggering events for geohazards such as extreme events of rainfall, snowmelt and temperature changes. Simultaneously, the size of the population and infrastructure vulnerable to geohazards is projected to grow with the increase of the Norwegian population to more than 8 million by 2100.These risks result in immediate knowledge needs that will support a thorough transition towards a climate aware, sustainable, growing and prosperous Norwegian society. This project aims to reduce societal risks imposed by geohazards in the changing climate with a novel geohazards assessment framework (GAF) supported by the digital technology. The development of the novel framework will be supported by a broad spectrum of opportunities in geohazards assessment that are provided by the recent advances in the environmental Internet of Things (IoT). The environmental IoT will support reduction of geohazards risks in the novel GAF through the development of (a) advanced technology for real time monitoring of geohazards, (b) improved geohazards and climate prediction models, and (c) novel technical/economic opportunities. Resolving these knowledge needs will increase the ability of decision makers and infrastructure operators to gain direct insights in the effects of climate change on geohazards, develop robust geohazards predictions and early warning systems, and implement reliable risk reduction measures. The competences developed in the project will strengthen the research partners, contribute to the education of climate aware researchers and practitioners at NTNU, adapt the roles of governmental organizations, and provide a basis for innovative products and services at the industry partners.