Houstons byspredning øget nedbør, oversvømmelser under orkanen Harvey

Houstons bylandskab bidrog direkte til den voldsomme nedbør og dødelige oversvømmelser, der oplevedes under orkanen Harvey i august 2017, ifølge forskere fra Princeton og University of Iowa. Forskerne rapporterer i tidsskriftet Natur 15. november, at Houstons risiko for ekstreme oversvømmelser under orkanen - en kategori 4 storm, der forårsagede anslået 125 milliarder dollars i skade og dræbte 68 mennesker - var 21 gange større på grund af urbanisering.

Brug af computermodeller og vejrdata, forskerne genskabte orkanen Harvey og sammenlignede den samlede nedbør med byopbygning til total nedbør uden byopbygning. Resultaterne indikerer, at menneskeskabt udvikling hjalp med at skabe en vådere orkan-en der faldt 40 til 60 centimeter regn over fire dage-samt mere alvorlige oversvømmelser, med højere oversvømmelsestoppe og større samlede skader.

Resultaterne fremhæver den menneskelige rolle i ekstreme vejrhændelser, samt behovet for at overveje by- og forstadsudvikling ved beregning af orkanrisiko og forberedelse til orkanskade og genopretning, sagde forfatterne. Undersøgelsen understreger også behovet for at forstå den sammensatte menneskelige indvirkning på nedbør og oversvømmelser forårsaget af urbanisering og klimaændringer.

"Vores fokus på urbaniseringens rolle var rettet mod at give et mere fuldstændigt perspektiv af menneskelige aktiviteter på Harveys nedbør og oversvømmelser, "sagde medforfatter Gabriel Vecchi, en Princeton -professor i geovidenskab og Princeton Environmental Institute (PEI). "Mennesker har påvirket både klimaet, gennem drivhusgasemissioner, og det lokale miljø omkring Houston gennem urbanisering på måder, som vi troede kunne have påvirket nedbør og oversvømmelser fra Harvey. "

Forskerne fandt ud af, at da Houstons bymidte voksede opad og udad, oversvømmelsesrisiko ændret, herunder en større risiko for højere oversvømmelsestoppe og mere alvorlige og farlige oversvømmelser generelt. Da byens miles af uigennemtrængelige fortove og gader steg, kraftig nedbør kunne ikke absorberes i jorden.

"I betragtning af at orkanvind og nedbør forventes at intensivere i fremtiden, og at urbaniseringen langs vores kyster også forventes at fortsætte med at stige, vores arbejde fremhæver behovet for at forstå risiciene og implementere passende strategier til oversvømmelse af oversvømmelser, "sagde hovedforfatter Wei Zhang, en assisterende forsker ved Iowas IIHR — Hydroscience and Engineering research center.

Meget af den videnskabelige analyse, der fulgte efter orkansæsonen 2017, fokuserede på klimaets rolle - herunder planetens samlede opvarmning - ved bestemmelse af en orkans fysiske styrke og samlede mængde nedbør. Princeton- og Iowa -forskerne besluttede at tage en anden, men komplementær, tack og kiggede på urbaniseringens mulige rolle.

"Hurricane Haveys indvirkning på Houston fremhæver farer for kystbyer langs Gulf Coast og Eastern Seaboard i USA, "sagde medforfatter James Smith, en Princeton -professor i civil- og miljøteknik og PEI -tilknyttet fakultet. "En uheldig gentagelsespræstation fra orkanen Firenze i år understreger problemerne med ekstrem tropisk cyklonregn i bymiljøer."

Forskerne eksperimenterede med forskellige computermodeller for at simulere orkanen Harveys nedbør i Houston, først set på total nedbør med byens nuværende byprofil, derefter ved nedbør for det samme geografiske område, men med åbne marker og afgrøder i stedet for gader og skyskrabere. De fandt ud af, at de ikke-bymæssige områder modtog betydeligt mindre nedbør, og at nedbørsmønstre var markant anderledes end i byområderne.

Årsagen var, at "overfladeruhed" på grund af tilstedeværelsen af ​​menneskeskabte strukturer skaber en "træk-effekt" på orkaner. Denne effekt opstår, når høj vind rammer høje bygninger, skaber friktion. I tilfælde af orkanen Harvey, vindene flyttede varm overfladeluft længere op i atmosfæren, og derved skabe en optimal situation for skydannelse og nedbør.

"Da orkanen Harvey blæste ind i Houston, det blev bogstaveligt talt fanget på byens høje skyskrabere og tårne, sagde Gabriele Villarini, lektor i civil- og miljøteknik og direktør for IIHR. "Friktionen forårsaget af høje vinde, der buffeterer høje bygninger, skabte en trækeffekt, der påvirkede luft- og varmebevægelser og resulterede i optimale nedbørsforhold."

Ved hjælp af statistiske modeller, forskerne kiggede også på ændringer fra år til år i oversvømmelsestoppe og sammenlignede dem med nedbørsmængder og befolkningstilvækst, en fuldmægtig for urbanisering. De sammenlignede disse resultater med oversvømmelsestoppe fra 1950'erne, en periode, der går forud for byudviklingen i Houston, og fandt igen en positiv sammenhæng mellem byvækst og øget risiko for oversvømmelser.

"Urbanisering er generelt forbundet med en betydelig reduktion i storm-vand-infiltration, "Sagde Villarini." Houston har oplevet en af ​​de mest imponerende byudviklingsbomber i amerikansk historie, og med væksten følger en stigning i uigennemtrængelige overflader. Denne stigning i urbanisering, kombineret med regionens flade leretræn, repræsenterer en meget problematisk blanding, selv med foranstaltninger til dæmpning af oversvømmelser. "

Forskerne advarer om, at manglende redegørelse for byfaktorer med hensyn til orkanforberedelse kan give alvorlige og dyre problemer for kystbyer.

"Selvom denne forskning ikke kan ekstrapoleres til alle kystnære byområder i nationen, det fremhæver de uventede omkostninger ved udvikling, "Sagde Villarini." For hver ny vejbane hældt og for hver ny højhus opført, der er en øget risiko for mere ugunstig nedbør og oversvømmelser, og det er bestemt noget, byens embedsmænd og beboere bør overveje, når de overvejer fremtidig vækst. "

Papiret, "Urbanisering forværrede nedbøren og oversvømmelserne forårsaget af orkanen Harvey i Houston, "blev udgivet 15. november af Natur .