Model forudsiger byudvikling, og drivhusgasser vil give næring til bymæssige oversvømmelser

Da regnen begyndte at falde i det nordlige Georgia den 15. september, 2009, lidt vidste Atlantans, at de ville vidne om episke oversvømmelser i hele byen. Kvarterer, ligesom Peachtree Hills, blev nedsænket; Georgiens travleste motorvej var under vandet, ligesom veje og broer; ubehandlet spildevand blandet med stigende oversvømmelser; biler og mennesker blev fejet væk. Derefter-Georgia-guvernør, Sonny Perdue, erklæret undtagelsestilstand.

Fugt fra den Mexicanske Golf gav næring til oversvømmelsen i 2009. Et årti senere, Arizona State University-forskere spørger, om en kombination af byudvikling - og klimaændringer drevet af drivhusgasser - kan skabe sammenlignelige scenarier i amerikanske byer. Baseret på en netop offentliggjort undersøgelse, svaret er ja.

"Når vi tager højde for disse dobbelte påtvingende agenter for miljøændringer, effekten af ​​det byggede miljø og effekten af ​​drivhusgasser, vi bemærker en stærk tendens til øget ekstrem nedbør over fremtidige amerikanske storbyregioner, " sagde Matei Georgescu, lektor ved ASU's School of Geographical Sciences and Urban Planning og hovedforfatter på undersøgelsen.

Tidligere undersøgelser har vist, at byudvikling ændrer nedbør, takket være det, der er kendt som den urbane varmeø-effekt, forskellen mellem temperaturen i en by og det omkringliggende landområde. Efterhånden som en by vokser, det bliver varmere. Den ekstra varme tilføjer energi til luften, hvilket tvinger det til at stige hurtigere, kondensere, danner nedbør og regn ude over byen eller modvind af byen. Så, mængden af ​​nedbør, som en by modtager, enten stiger eller falder som reaktion på byernes varmeø-effekt.

Imidlertid, når både drivhusgasser og byudvikling tages i betragtning, regional klimamodellering fokuseret på det kontinentale USA viser kompenserende påvirkninger mellem byudviklingens effekt og drivhusgasemissioner på ekstrem nedbør.

Undersøgelsen blev offentliggjort online i tidsskriftet Miljøforskningsbreve .

Forskere har ikke tidligere set på disse to variabler i tandem. Undersøgelser af fremtidig nedbør over bymiljøer undersøger typisk effekter for et begrænset antal begivenheder, og de tager ikke højde for de dobbelte forceringsagenter af by- og drivhusgasinducerede klimaændringer.

"Denne nye undersøgelse er unik, " sagde Georgescu. "Vi brugte simuleringer i klimaskala med en regional klimamodel til at undersøge potentielle ændringer i fremtidig ekstrem nedbør som følge af både byudvidelse og stigninger i drivhusgasser, på tværs af snesevis af byer på tværs af det kontinentale USA."

I det væsentlige, den nye undersøgelse viste, at inkorporering af drivhusgasser i en regional klimamodel opvejede den til tider aftagende effekt af byudvikling på ekstrem nedbør, sagde Georgescu.

"Det er de effekter, vores byer sandsynligvis vil opleve, når de tegner sig for de to tvangsagenter for byudvidelse og drivhusgasemissioner, samtidigt, " forklarede Georgescu. "Hvad dette betyder for amerikanske byer i fremtiden er behovet for en konsekvent reaktion på en stigning i ekstrem nedbør. Vi vil sandsynligvis ikke længere se et fald i nedbør, som vi har set før."

Ligesom Atlanta, byer i hele USA, inklusive Denver, Phoenix og Houston, synes at være sårbare over for ekstrem nedbør og den deraf følgende oversvømmelse. Georgescu sagde, at undersøgelsens resultater viser det presserende behov for byer for at udvikle politikker til at håndtere oversvømmelser, der truer hver bys unikke modstandskraft og planlagte infrastrukturinvesteringer.

"Hvis vi stoler på modellernes evne til at simulere gennemsnitlig og ekstrem nedbør så godt, og vores resultater viser en sådan simuleringsevne, så kan vi udføre simuleringer, der omfatter fremtidig urbanisering, fremtidige drivhusgasser, hver for sig og derefter sammen, og stol på, hvad modellen vil fortælle os, " forklarede Georgescu.

Men det handler ikke kun om at reducere udledningen af ​​drivhusgasser, bemærkede han. "Det handler også om, hvordan man bygger byer. Hvor omfattende de er, how vertical they are, how dense they are, how much vegetation there is, how much waste heat you put into the environment through electricity use, through air conditioning, or through transportation. All of these things can impact future precipitation in our cities."

Faktisk, the study has important implications for climate change adaptation and planning. The study highlights the complex and regionally specific ways in which the competing forces of greenhouse gases and urban development can impact rainfall across U.S. metropolitan regions, explained Ashley Broadbent, assistant research professor in ASU's School of Geographical Sciences and Urban Planning.

"This complexity reinforces that future adaptation efforts must be informed by simulations that account for these interacting agents of environmental change, " han sagde.