Nicel araştırma makalesi incelemesi

Topluluk Ölçekli Büyük Veri, 2021 Teksas Kış Fırtınası ve Yönetilen Elektrik Kesintisinin Farklı Gruplar Üzerindeki Eşitsiz Etkilerini Ortaya Koyuyor

Aşırı hava olayları ve iklim krizleri sırasında elektrik, su ve ulaşım gibi kritik altyapı sistemlerinde meydana gelen kesintiler, toplumsal yaşamı ağır biçimde etkilemektedir. Ancak afet yönetimi ve altyapı müdahalelerinde sosyoekonomik ve ırksal gruplar arasındaki eşitsizliklerin nasıl biçimlendiğine dair ampirik kanıtlar sınırlıdır.

Makalenin anahtar kelimeleri

Yazar: Cheng-Chun Lee et al.
Yayın: Humanities and Social Sciences Communications
Tarih: 2022-09-24
DOI: 10.1057/s41599-022-01353-8

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Aşırı hava olaylarının sıklığı ve şiddeti iklim krizine bağlı olarak artarken, kritik altyapı sistemlerinde yaşanan kırılmalar toplumsal kesimler üzerinde homojen olmayan yıkıcı etkiler yaratmaktadır. Afet yönetimi literatüründe kasırga ve sel gibi felaketlerin sosyoekonomik ve ırksal eşitsizlikleri derinleştirdiğine dair kapsamlı kanıtlar bulunsa da aşırı soğuk hava dalgaları ve bu esnada uygulanan planlı altyapı kesintilerinin topluluk düzeyindeki eşitsiz yansımaları yeterince araştırılmamıştır. Elektrik şebekesinin çökmesini önlemek amacıyla başvurulan yönetilen kesintilerin, düşük gelirli ve azınlık mahallelerinde ne derece yoğunlaştığına ilişkin ampirik veri eksikliği önemli bir bilimsel boşluk oluşturmaktadır. Bu çalışma, Houston metropol alanını içeren Harris County örneğinde 2021 Teksas Kış Fırtınası esnasında yaşanan altyapı başarısızlıklarını ve sosyal kırılganlık ilişkisini incelemektedir.

Çalışmanın temel amacı, dijital iz verileri ve kalabalık kaynaklı verileri bir araya getirerek planlı elektrik kesintileri, patlayan su boruları ve gıdaya erişim engellerinin sosyoekonomik gruplar üzerindeki etkilerini hızlı etki değerlendirmesi yöntemiyle analiz etmektir. Araştırmada resmî elektrik kesintisi verilerinin ince ölçekte sunulmaması nedeniyle Mapbox tarafından sağlanan telemetri tabanlı cep telefonu sinyal yoğunluğu veri seti ikame bir gösterge olarak kullanılmıştır. Buna ek olarak SafeGraph şirketine ait gıda tesisleri ziyaret verileri ve Houston 311 Hizmet Yardım Hattı su arıza kayıtları nüfus sayım bloğu (census tract) düzeyinde birleştirilmiştir. Toplanan spatiotemporal veriler, 2021 Ocak ayı baz çizgisiyle karşılaştırılarak Kruskal-Wallis fark testleri, ANOVA ve birikimsel hiyerarşik kümeleme (agglomerative hierarchical clustering) algoritmaları aracılığıyla analiz edilmiştir.

Ampirik analiz sonuçları, kış fırtınası sırasında uygulanan elektrik kesintilerinin büyüklüğü ve iyileşme süreleri açısından belirgin sosyoekonomik eşitsizlikler bulunduğunu kanıtlamaktadır. Düşük gelirli mahalleler ile Hispanik ve Siyah nüfusun yoğun olduğu alanlarda nüfus hareketliliğindeki düşüşler çok daha şiddetli gerçekleşmiş, elektrik kesintilerinin süresi ve etkisinden çıkış süreci önemli ölçüde uzamıştır. 311 çağrı verilerinin alan ve nüfusa oranlanmış analizi, düşük gelirli ve Siyah azınlık mahallelerinin su borusu patlamalarından ve su kesintilerinden en yüksek düzeyde etkilendiğini göstermiştir. Gıda erişimi kapsamında yapılan restoran ve market ziyareti trend analizleri ise şehir merkezine yakın ikincil derecede etkilenen bölge gruplarının düşük gelir ve yüksek azınlık oranına sahip olduğunu, bu durumun ulaşım imkânlarının kısıtlanmasıyla birleşerek gıda güvencesizliğini artırdığını ortaya koymuştur.

Elde edilen bulgular, altyapı işleticilerinin ve afet yönetimi kurumlarının acil durum müdahalelerinde sosyal hakkaniyet ilkesini operasyonel süreçlere entegre etmelerinin hayati önemini vurgulamaktadır. Planlı elektrik kesintileri ve altyapı kısıtlamalarında hassas nüfus gruplarının önceliklendirilmesi veya önceden bilgilendirilmesi, afet direncini artırmada stratejik bir rol oynamaktadır. Araştırma, geleneksel sosyal medya analizlerindeki veri sapmalarını aşarak cep telefonu ve konum tabanlı büyük verilerin afet sonrası hızlı durum tespiti için ne kadar güçlü bir araç olduğunu ampirik olarak göstermektedir. Bu yönüyle çalışma, kentsel altyapı direnci, iklim adaleti ve akıllı şehir yönetimi alanlarında çalışan araştırmacılar için metodolojik ve ampirik bir referans niteliği taşımakta, gelecekteki nitel ve nicel araştırmalara sağlam bir zemin hazırlamaktadır.

Araştırmanın amacı

Bu çalışmanın temel amacı, topluluk ölçekli büyük veri kaynaklarını entegre ederek 2021 Teksas Kış Fırtınası (Winter Storm Uri) sırasında uygulanan yönetilen elektrik kesintilerinin, boru patlamalarının ve gıda erişimindeki aksamaların farklı gelir, ırk ve etnik köken grupları üzerindeki eşitsiz etkilerini spatiotemporal boyutlarıyla ortaya koymaktır(Lee et al., 2022).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Çalışma, nicel ampirik bir vaka incelemesi tasarımına sahip olup, telemetri tabanlı hücresel veri izleri, nokta ziyaret verileri, belediye 311 çağrı hatları ve nüfus sayım istatistiklerinden oluşan çok kaynaklı topluluk ölçekli büyük verileri mekansal ve zamansal analiz yöntemleriyle entegre etmektedir(Lee et al., 2022).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, afet yönetimi ve altyapı direncinde hakkaniyet kuramsal çerçevesine (equitable resilience) ve sosyal hassasiyet (social vulnerability) yaklaşımlarına dayanmaktadır. Afetlerin homojen yapılar olmadığını, bireylerin ve toplulukların sosyoekonomik durumları, ırkları ve gelir düzeylerine bağlı olarak altyapı kesintilerine karşı farklı tolerans ve iyileşme kapasitelerine sahip olduğunu varsaymaktadır.

Makalenin ele aldığı literatür

Çalışma, afet sonrası konut iyileşmesi, kasırga ve deprem gibi felaketlerdeki sosyal eşitsizlikleri inceleyen literatüre dayanmaktadır. Aşırı soğuk hava olaylarına ve yönetilen altyapı kesintilerine odaklanan ampirik araştırmaların nadirliğine dikkat çekerek, geleneksel sosyal medya verilerindeki temsil sapmalarını büyük veri ve cep telefonu sinyal yoğunluğu indeksleriyle aşmayı hedeflemektedir.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı: Teksas eyaletine bağlı Harris County sınırlarındaki tüm nüfus sayım alanları ve sosyoekonomik alt nüfus grupları çalışmanın evrenini oluşturmaktadır.
Örneklem veya araştırma materyali: Harris County içinde yer alan 786 nüfus sayım alanı; Mapbox telemetri hareketlilik verileri, SafeGraph nokta ziyareti verileri, Houston şehri 311 su arıza çağrı kayıtları ve 2019 Amerikan Topluluk Taraması (ACS) 5 yıllık nüfus sayım tahminleridir.
Veri toplama süreci: Mapbox platformundan 4 saatlik temporal ve 100x100 metre mekansal çözünürlüklü hücre sinyal yoğunluğu izleri, SafeGraph veritabanından restoran ve market ziyaret sayıları, Houston 311 yardım hattından su borusu patlaması çağrıları ve ABD Nüfus Sayım Bürosu 2019 ACS veri tabanından sosyoekonomik göstergeler toplanmıştır.
Veri analiz yöntemi: Nüfus sayım alanı düzeyinde aktivite yoğunluğu endeksi hesaplanmış, gruplar arası farkları belirlemek için Kruskal-Wallis parametrik olmayan testleri uygulanmış ve gıdaya erişim ziyaret eğilimlerini gruplandırmak amacıyla Öklid mesafesi ve Ward bağlantı kriteri kullanılan yığılmalı hiyerarşik kümeleme analizi yürütülmüştür.

Yönetilen Elektrik KesintisiAktivite YoğunluğuAşırı Soğuk İklim AfetiÇevresel Adalet ve EşitsizlikSu Borusu PatlamasıGıda ErişilebilirliğiMekansal ve Zamansal Analiz

Araştırmanın Bulguları

Elektrik kesintilerinden en şiddetli etkilenen nüfus sayım alanlarında düşük gelirli grupların oranı ve azınlık nüfusu belirgin şekilde daha yüksektir; düşük gelirli alanlarda aktivite düşüşü istatistiksel olarak anlamlı seviyede daha fazla yaşanmıştır(Lee et al., 2022).

Etnik azınlık gruplarının (Hispanic nüfus oranının yüksek olduğu alanlar) elektrik kesintilerinden sonra normal aktivite seviyelerine dönme ve iyileşme süreleri nonminority alanlara kıyasla anlamlı derecede daha uzun sürmüştür(Lee et al., 2022).

Donma nedeniyle yaşanan su borusu patlamaları Harris County alanlarının yüzde 67'sinde görülmüş olup, çağrı yoğunluğu yüksek olan olumsuz etkilenmiş bölgelerin ortanca hanehalkı geliri ortalamadan daha düşük, Siyah nüfus oranı ise daha yüksektir(Lee et al., 2022).

Gıdaya erişim analizinde, restoran ve market ziyaretlerinde ikincil derecede yüksek düşüş yaşayan yerleşim bölgelerinin düşük gelir, yüksek Siyah ve Hispanic nüfus oranlarına sahip olduğu tespit edilmiştir(Lee et al., 2022).

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Elde edilen ampirik analizler, aşırı kış fırtınası sırasında uygulanan yönetilen elektrik kesintilerinin ve buna bağlı altyapı failures sonuçlarının Harris County genelinde homojen bir dağılım göstermediğini açıkça ortaya koymaktadır. Telefon sinyali yoğunluğundan türetilen aktivite endeksindeki düşüşler, düşük gelirli ve yüksek azınlık nüfusuna sahip bölgelerin kesintilerden orantısız derece yüksek düzeyde etkilendiğini ve bu alanlarda aktivitenin sıfıra yakın seviyelere gerilediğini göstermektedir.

Yazarlar bu durumu, elektrik şebekesini çökten korumak amacıyla yapılan kesintilerin uygulanmasında sosyoekonomik adalet ve eşitlik kriterlerinin dikkate alınmamış olmasıyla açıklamaktadır. Ayrıca alt gelir gruplarının binalarındaki yalıtım yetersizlikleri ve yedek enerji kaynaklarına erişim kısıtları, elektrik kesintisinden doğan mağduriyetin etkisini ve süresini katlamaktadır.

Bulgular, literatürde kasırga ve sel gibi tropikal afetler için rapor edilen toplumsal eşitsizlik modellerinin aşırı soğuk iklim afetlerinde de aynen geçerli olduğunu doğrulamaktadır. Elektrik kesintilerinin yanı sıra su borusu patlamaları ve gıdaya erişim aksamalarının da aynı dezavantajlı mahallelerde yoğunlaşması, kritik altyapı hizmetlerinin birbirine bağımlı yapısını ve afete karşı kentsel kırılganlığın birikimli doğasını belgelemektedir.

Sonuç olarak çalışma, kentsel altyapı operatörlerinin ve afet yönetim kurumlarının gelecekteki olası kesinti senaryolarında sosyal kırılganlık haritalarını karar süreçlerine dahil etmesi gerektiğini savunmaktadır. Yüksek çözünürlüklü dijital iz verilerinin kullanılması, kamu kurumlarının doğrudan veri sağlayamadığı kriz anlarında dahi hızlı, adil ve etkili müdahale stratejileri geliştirmesine imkân tanımaktadır.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Katrina Kasırgası sonrasında ırk ve sınıf temelli eşitsizliklerin afet tepkilerini şekillendirdiğini belirten Elliott ve Pais'in bulguları ile uyumlu şekilde, kış fırtınası sürecindeki altyapı kesintilerinin de düşük gelirli ve azınlık grupları üzerinde orantısız bir yük oluşturduğu gösterilmiştir(Lee et al., 2022).

Peacock ve arkadaşlarının kasırgalar sonrası düşük gelirli bölgelerin daha fazla zarar gördüğü ve daha yavaş iyileştiği yönündeki tespiti, Teksas Kış Fırtınası'nda etnik azınlık bölgelerinin elektrik kesintisinden daha uzun sürede çıktığını gösteren bulgularla örtüşmektedir(Lee et al., 2022).

Harvey Kasırgası sonrasında sosyoekonomik açıdan dezavantajlı hanelerin altyapı kesintilerine karşı daha az dayanıklı olduğunu saptayan Coleman ve ekibinin çalışması, soğuk iklim afetlerinde de altyapı arızalarının hassas gruplarda daha ağır geçtiğini kanıtlayan sonuçlarla paralellik sergilemektedir(Lee et al., 2022).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Yazarlar, 2021 Teksas Kış Fırtınası sırasında uygulanan yönetilen elektrik kesintilerinin, su altyapısı arızalarının ve gıda erişim zorluklarının düşük gelirli ve ırksal/etnik azınlık grupları üzerinde orantısız etkiler yarattığını ve altyapı yönetiminde sosyal adalet ilkelerinin göz ardı edildiğini vurgulamaktadır. Yüksek çözünürlüklü topluluk ölçekli büyük veri kaynaklarının afet sonrası hızlı etki değerlendirmelerinde ve gelecekteki afet müdahale planlarında adil kaynak tahsisini sağlamada kritik bir araç işlevi gördüğü sonuçuna varılmaktadır(Lee et al., 2022).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu çalışma, aşırı hava olayları sırasında kritik altyapı yönetiminin toplumsal adalet boyutunu, geleneksel anket yöntemlerinin ötesine geçerek topluluk ölçekli büyük veri setleriyle ampirik olarak temellendirmektedir. Literatürde genellikle tropikal fırtınalar ve seller üzerine yoğunlaşan sosyo-mekansal eşitsizlik tartışmalarını, 2021 Teksas Kış Fırtınası örneği üzerinden aşırı soğuk hava dalgaları ve yönetilen elektrik kesintileri bağlamına taşımaktadır. Çalışma, kamu otoriteleri tarafından sağlanan verilerin kısıtlı olduğu kriz anlarında, Mapbox ve SafeGraph gibi platformlardan elde edilen dijital izlerin, dezavantajlı grupların yaşadığı mağduriyeti tespit etmede ne derece etkin bir proxy işlevi görebileceğini akademik yazına kanıtlamaktadır.

Yazarlar, afetlerin etkilerinin homojen olmadığını savunan Elliott ve Pais (2006) ile Peacock ve diğerlerinin (2014) çalışmalarındaki ırk ve sınıf temelli eşitsizlik kuramlarını referans almaktadır. Ancak bu çalışma, önceki literatürün büyük ölçüde retrospektif anketlere dayalı sınırlılığını, gerçek zamanlı telefon sinyali yoğunluğu ve ilgi noktası (POI) ziyaret verilerini kullanarak aşmaktadır. Coleman ve diğerlerinin (2020) altyapı hizmet kesintilerindeki zorluk deneyimlerine dair bulgularını destekleyen çalışma, kış fırtınası gibi spesifik bir afet türünde, yönetilen kesintilerin dahi düşük gelirli ve azınlık bölgelerinde daha şiddetli ve uzun sürdüğünü göstererek kuramsal çerçeveyi genişletmektedir.

Çalışmanın literatüre en özgün katkısı, yönetilen elektrik kesintilerinin teknik bir zorunluluk olmanın ötesinde sosyo-politik bir eşitsizlik ürettiğini spatiotemporal analizlerle doğrulamasıdır. Harris County genelindeki 786 nüfus sayım bölgesini kapsayan analiz, düşük gelirli, Siyah ve Hispanik nüfusun yoğun olduğu alanların hem elektrik kesintisi süresinde hem de su borusu patlaması vakalarında orantısız bir yük taşıdığını belgelemektedir. Ayrıca gıda erişimindeki kısıtlılığın sadece coğrafi uzaklıkla değil, ulaşım imkânları ve ekonomik sermaye ile olan bağını hiyerarşik kümeleme yöntemiyle ortaya koyarak kentsel dayanıklılık literatürüne çok boyutlu bir metodolojik yaklaşım sunmaktadır.

Kaynakça

Elliott, J. R., & Pais, J. (2006). Race, Class, and Hurricane Katrina: Social Differences in Human Responses to Disaster. Social Science Research, 35(2), 295–321. https://doi.org/10.1016/j.ssresearch.2006.02.003
Peacock, W. G., Van Zandt, S., Zhang, Y., & Highfield, W. E. (2014). Inequities in Long-Term Housing Recovery After Disasters. Journal of the American Planning Association, 80(4), 356–371. https://doi.org/10.1080/01944363.2014.980440
Coleman, N., Esmalian, A., & Mostafavi, A. (2020). Equitable Resilience in Infrastructure Systems: Empirical Assessment of Disparities in Hardship Experiences of Vulnerable Populations during Service Disruptions. Natural Hazards Review, 21(4), 04020034. https://doi.org/10.1061/(ASCE)NH.1527-6996.0000401

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Aşırı hava olayları sırasında uygulanan yönetilen elektrik kesintileri, teknik bir zorunluluk olmanın ötesinde sosyoekonomik eşitsizlikleri derinleştirme potansiyeline sahiptir.

Makalenin bulgular bölümünde sunulan, düşük gelirli ve azınlık gruplarının elektrik kesintilerinden hem kapsam hem de süre bakımından daha fazla etkilendiğine dair istatistiksel sonuçlar kullanılabilir(Lee et al., 2022).

Aşırı Isı Dalgaları Sırasında Yönetilen Elektrik Kesintilerinin Sosyo-Mekansal Analizi

Araştırma sorusu: Yaz aylarındaki aşırı sıcaklar nedeniyle uygulanan planlı elektrik kesintileri, farklı sosyoekonomik bölgelerde soğutma ihtiyacı ve enerji yoksulluğu bağlamında nasıl bir eşitsizlik yaratmaktadır?
Yöntem taslağı: Makalenin yöntemine uygun olarak, sıcak dalgasının yaşandığı bir dönemde Mapbox benzeri hareketlilik verileri ile elektrik şebekesi yük verileri birleştirilir. Örneklem büyüklüğü güç analiziyle belirlenmiş farklı gelir gruplarına sahip nüfus sayım bölgelerinden oluşur. Veriler spatiotemporal regresyon modelleri ile analiz edilir.

Makaleyle bağlantısı: Makalede kış fırtınası için gösterilen eşitsiz kesinti modelinin, yaz aylarındaki aşırı talep yönetiminde de (managed outages) geçerli olup olmadığını test etme ihtiyacından türetilmiştir(Lee et al., 2022).

Tez veya makalede kullanım · method

Bireylerin dijital izleri ve topluluk ölçekli hareketlilik verileri, resmi veri setlerinin eksik olduğu durumlarda kentsel altyapı performansını ölçmek için geçerli bir vekil (proxy) göstergedir.

Yazarların Mapbox aktivite endeksini (Da) elektrik kesintilerinin şiddetini ölçmek için nasıl bir proxy olarak tanımladıkları ve doğruladıkları metodolojik bir örnek olarak sunulabilir(Lee et al., 2022).

Bina Yaşı ve Yalıtım Standartlarının Altyapı Arızalarıyla İlişkisi: Veri Odaklı Bir İnceleme

Araştırma sorusu: Nüfus sayım bölgelerindeki ortalama bina yaşı ve yalıtım standartları, dondurucu soğuklarda su borusu patlaması (311 çağrıları) sıklığını nasıl etkilemektedir?
Yöntem taslağı: Makaledeki 311 su arıza çağrı verileri, belediye bina envanter kayıtlarıyla (bina yaşı, yapı tipi) eşleştirilir. Çok seviyeli doğrusal modelleme (HLM) kullanılarak, sosyoekonomik statünün mü yoksa yapısal fiziksel özelliklerin mi arızalarda daha belirleyici olduğu analiz edilir. Örneklem veri doygunluğuna ulaşana kadar tüm mahalle birimlerini kapsar.

Makaleyle bağlantısı: Makalenin 311 verileriyle tespit ettiği boru patlaması yoğunluğunun, yapısal bina özellikleriyle (unwinterized equipment) olan bağını derinleştirme çağrısından türetilmiştir(Lee et al., 2022).

Tez veya makalede kullanım · Tartışma

Kentsel altyapı operatörleri, acil durum planlamalarında yalnızca teknik kapasiteyi değil, sosyal kırılganlık haritalarını da dikkate almak zorundadır.

Yazarların sonuç bölümünde vurguladığı, altyapı yöneticilerinin sosyal eşitliği gözeterek kaynak tahsisi yapması gerektiğine dair politika önerisi referans gösterilebilir(Lee et al., 2022).

Afet Dönemlerinde Gıda Tedarik Zinciri Dayanıklılığı ve Yerel Market Erişilebilirliği

Araştırma sorusu: Afet sırasında düşük gelirli bölgelerdeki 'gıda çölleri' (food deserts), market ziyaretlerindeki düşüş ve toparlanma süresi bakımından zengin bölgelerden ne ölçüde ayrışmaktadır?
Yöntem taslağı: SafeGraph POI verileri kullanılarak, fırtına öncesi hazırlık alışverişi ile fırtına sonrası ilk ziyaret arasındaki zaman farkı hesaplanır. En yakın markete olan mesafe ve ulaşım türü (toplu taşıma vs. özel araç) kontrol değişkeni olarak eklenir. Kümeleme analizi ile farklı direnç profilleri oluşturulur.

Makaleyle bağlantısı: Makalenin gıda erişimi analizinde kullandığı hiyerarşik kümeleme yönteminin, ulaşım olanakları (vehicle ownership) sınırlılığıyla olan ilişkisini daha detaylı inceleme önerisinden türetilmiştir(Lee et al., 2022).