2021年5月Colonial天然氣管道的關閉對美國經濟的許多部門產生了災難性影響，特別是那些依賴於國家交通基礎設施的部門。這一事件是一個警告，一個關鍵基礎設施的故障會對其他基礎設施產生連鎖反應並有時還會導致嚴重的人員和經濟後果。

資料圖

為了幫助政策制定者減輕因極端風暴和網絡攻擊等災害造成的基礎設施故障的影響，奧爾巴尼大學應急準備、美國國土安全和網絡安全學院的Unal Tatar和他的同事Joost Santos和Shital Thekdi開發了一種方法用於計算關鍵基礎設施不同長度和嚴重程度的中斷造成的經濟損失。他們的研究《Economic Risk for physical system disruptions: a case of transportation systems》是在於12月5日至9日舉行的2021年風險分析協會虛擬年會提出的關於基礎設施複原力的幾個研究之一。

研究人員對弗吉尼亞州的一個公路運輸網絡的分析表明，根據事件的長度和嚴重程度，一天內因中斷而經歷的損失可能從800萬美元到2.56億美元不等。

由於基礎設施如能源、交通和通信之間的相互聯繫，科學家們越來越多地將關鍵基礎設施系統建模為計算機網絡。當網絡中的一個節點被破壞時，會影響到整個系統。在他們的分析中，Tatar和他的同事將功能依賴網絡分析(FDNA)跟動態不可操作性投入產出模型(DIIM)結合起來以評估關鍵基礎設施的中斷在一段時間內可能降低其功能的程度。

他們在弗吉尼亞州的一個重要公路交通網絡上測試了他們的新框架，期間考慮了三種不同的中斷情況：

溫和的、相對頻繁的交通狀況（3小時的中斷）；

嚴重的，但不頻繁的交通狀況（6小時的中斷）；

嚴重但不太頻繁的事件–如颶風期間和颶風之後的疏散（1-2天的中斷）。

每種情況都會對交通網絡中的節點如橋樑、隧道和高速公路路段造成不同程度的不可操作性。在分析中，這種不可操作性從輕微中斷的15%到颶風疏散後的85%不等，此時交通使用者主要是應急人員和後期疏散人員。“這時，由於速度限制和需求的減少，橋隧的運行能力下降，”Tatar說道。

一個嚴重的情況即颶風過後的那段時間則導致了最高的損失–在一天內約2.5億美元，這是由於高度的不可操作性（85%）。輕度延誤（3小時）損失為800萬美元，嚴重但不頻繁的交通延誤（6小時）為1200萬美元。

該分析考慮了從批發貿易到州和地方政府等10個不同部門經歷的經濟損失。遭受最大經濟損失的部門通常是那些對國內生產總值貢獻較大的部門，例如州和地方政府部門。就不可操作性的影響而言，受影響最大的部門是計算機系統設計及相關服務。

“計算破壞性情景的經濟影響將改善對公眾的風險溝通。雖然我們把我們的方法應用於運輸網絡，但它們可以用來分析各種網絡基礎設施系統，包括電網、石油和天然氣管道以及供應鏈，”Tatar說道。