Uma tempestade perfeita:avaliando o impacto mortal das inundações causadas pelo clima e dos ataques cibernéticos
Uma estrutura matemática para sistemas inteligentes de águas pluviais consiste em um representante do sistema de águas pluviais (drenagem), um sistema de controle LQG (o operador do sistema) e um detector de dados ruins. As variáveis em vermelho indicam o caminho poluído para o controle de vazão (u), onde y′ são as medições contaminadas do IDE. Crédito:Pesquisa de Recursos Hídricos (2024). DOI:10.1029/2023WR034827 A sociedade encontra-se agora numa era em que as alterações climáticas e a insegurança cibernética são ameaças regulares à vida e à propriedade. Juntos, os dois têm potencial para serem especialmente mortais.
“Há evidências de que as alterações climáticas aumentam o risco de inundações e as perdas devido a essas inundações aumentam todos os anos”, diz Y.C. Ethan Yang, professor associado de engenharia civil e ambiental (CEE) no P.C. Faculdade Rossin de Engenharia e Ciências Aplicadas. “Os cientistas começaram a pensar em questões complexas que agravam ainda mais as inundações, como quando um furacão é seguido por fortes chuvas”.
Yang e sua equipe, que incluía Chung-Yi Lin '23 Ph.D. (agora pós-doutorado na Virginia Tech) e Farrah Moazeni, membro do corpo docente da Lehigh CEE, estavam interessados em estudar esse golpe duplo e, particularmente, "o que acontece quando um desastre natural e um desastre provocado pelo homem acontecem simultaneamente".
No caso deles, o desastre causado pelo homem foi um ataque cibernético. O resultado do estudo, "Riscos de inundação de ataques ciberfísicos em um sistema inteligente de águas pluviais", foi publicado recentemente na Water Resources Research. .
Os pesquisadores queriam entender o quão vulnerável um sistema inteligente de águas pluviais poderia ser a um ataque cibernético quando esse mesmo sistema lidasse simultaneamente com inundações induzidas por tempestades.
“A ideia da cidade inteligente é ótima, mas abre as portas para hackers”, diz Yang. “Queríamos saber em que cenário de inundação um hacker poderia causar mais danos”.
Yang e sua equipe usaram dados históricos do sistema de gestão de águas pluviais em Bethlehem Township, Pensilvânia, para construir um modelo hidrológico para simular inundações. Eles também desenvolveram um modelo de ataque que imitava como um hacker poderia interferir no sistema, por exemplo, abrindo ou fechando portões que controlam os níveis de água em lagoas de retenção.
Eles combinaram os dados com os modelos para executar simulações sob vários cenários de impacto das mudanças climáticas (por exemplo, o impacto de temperaturas globais médias cada vez mais altas) para avaliar as condições nas quais um hacker pode ter o maior impacto em um sistema de águas pluviais, aumentando assim o impacto de uma comunidade. risco de inundação.
“Descobrimos que se uma inundação for grande o suficiente, digamos que haja um furacão de categoria 5, um hacker não aumentará o risco, porque o sistema irá inundar de qualquer maneira”, diz Yang.
"A condição mais vulnerável, no entanto, ocorre durante eventos de inundação de baixo a médio nível. O sistema deve ser capaz de lidar com esses eventos. Mas se alguém abrir intencionalmente um portão na hora errada, isso sobrecarregará o sistema e causará uma inundação. downstream. Conseguimos quantificar e mostrar através de visualizações esse risco adicional de inundação causado por um ataque cibernético."
Os resultados já deram origem a dois projectos adicionais:um irá explorar a forma de prevenir tal interferência, e o segundo irá examinar os efeitos em cascata numa comunidade inundada, especificamente como os diferentes grupos de pessoas são afectados.
“Sabemos que as pessoas ricas tendem a sofrer perdas maiores em termos de números absolutos”, diz ele. “Mas os grupos socialmente vulneráveis tendem a sofrer uma percentagem maior da perda total”.
Yang espera que a estrutura matemática que ele e sua equipe desenvolveram para este projeto seja adotada por outras comunidades em todo o país e ao redor do mundo.
“Desenvolvemos um procedimento que agora permite a qualquer município identificar as vulnerabilidades em seus sistemas de águas pluviais”, afirma. "Contanto que você tenha os dados, o método é universal."
