Городской ландшафт Хьюстона напрямую способствовал проливным дождям и смертоносным наводнениям, произошедшим во время урагана Харви в августе 2017 года, согласно исследователям из Принстона и Университета Айовы. Исследователи сообщают в журнале Nature от 15 ноября, что риск сильного наводнения в Хьюстоне во время урагана - урагана 4-й категории, причинившего ущерб примерно в 125 миллиардов долларов и унесшего жизни 68 человек, - был в 21 раз выше из-за урбанизации.
Используя компьютерные модели и данные о погоде, исследователи воссоздали ураган Харви и сравнили общее количество осадков с учетом городской застройки с общим количеством осадков без учета городской застройки. Результаты показывают, что антропогенные разработки помогли создать более влажный ураган, выпавший от 40 до 60 дюймов дождя за четыре дня, а также более серьезные наводнения с более высокими пиками паводков и большим общим ущербом.
Результаты подчеркивают роль человека в экстремальных погодных явлениях, а также необходимость учитывать развитие городов и пригородов при расчете риска ураганов и подготовке к нанесению ущерба и восстановлению после ураганов, говорят авторы. В исследовании также подчеркивается необходимость понимания совокупного воздействия человека на осадки и наводнения, вызванные урбанизацией и изменением климата.
«Наше внимание к роли урбанизации было направлено на то, чтобы дать более полное представление о деятельности человека в отношении осадков и наводнений Харви», - сказал соавтор Габриэль Векки, профессор Принстонских наук о Земле и Принстонского института окружающей среды (PEI).. «Люди повлияли как на климат через выбросы парниковых газов, так и на местную окружающую среду вокруг Хьюстона посредством урбанизации таким образом, который, как мы думали, мог повлиять на осадки и наводнения из Харви."
Исследователи обнаружили, что по мере того, как городской центр Хьюстона рос вверх и наружу, менялся риск наводнений, в том числе увеличивался риск более высоких пиков наводнений и более серьезных и опасных наводнений в целом. Поскольку километры водонепроницаемых тротуаров и улиц города увеличивались, проливные дожди не могли поглощаться землей.
Учитывая, что ураганные ветры и осадки в будущем, по прогнозам, будут усиливаться, а также ожидается, что урбанизация вдоль наших побережий продолжит расти, наша работа подчеркивает необходимость понимания рисков и принятия соответствующих мер по смягчению последствий наводнений. стратегий», - сказал ведущий автор Вэй Чжан, ассистент научного сотрудника IIHR - Исследовательского центра гидронауки и инженерии в Айове.
Большая часть научного анализа, проведенного после сезона ураганов 2017 года, была сосредоточена на роли климата, включая общее потепление планеты, в определении физической силы урагана и общего количества осадков. Исследователи из Принстона и Айовы решили выбрать другой, но дополняющий друг друга подход и рассмотрели возможную роль урбанизации.
«Воздействие урагана «Хейви» на Хьюстон подчеркивает опасность для прибрежных городов вдоль побережья Мексиканского залива и восточного побережья Соединенных Штатов», - сказал соавтор Джеймс Смит, профессор Принстона по гражданскому и экологическому строительству и ассоциированный факультет PEI. «Неудачное повторение урагана Флоренс в этом году подчеркивает проблемы экстремальных дождей тропических циклонов в городских условиях».
Исследователи экспериментировали с различными компьютерными моделями, чтобы смоделировать количество осадков в Хьюстоне, вызванное ураганом Харви. Сначала они рассматривали общее количество осадков с текущим городским профилем города, а затем - количество осадков в том же географическом районе, но с открытыми полями и посевами вместо улиц. и небоскребы. Они обнаружили, что в негородских районах выпадало значительно меньше осадков, и что характер осадков был значительно иным, чем в городских районах.
Причина заключалась в том, что «шероховатость поверхности» из-за наличия искусственных сооружений создает «эффект сопротивления» ураганам. Этот эффект возникает, когда сильный ветер ударяет в высокие здания, создавая трение. В случае с ураганом Харви ветры переместили теплый приземный воздух выше в атмосферу, тем самым создав оптимальную ситуацию для образования облаков и осадков.
«Когда ураган Харви обрушился на Хьюстон, он буквально зацепился за высокие городские небоскребы и башни», - сказал Габриэле Вилларини, доцент кафедры гражданского и экологического строительства и директор IIHR. «Трение, вызванное сильным ветром, ударяющим по высоким зданиям, создавало эффект сопротивления, который влиял на движение воздуха и тепла и приводил к оптимальным условиям для осадков».
Используя статистические модели, исследователи также изучили ежегодные изменения пиков наводнений и сравнили их с количеством осадков и ростом населения, косвенным показателем урбанизации. Они сравнили эти результаты с пиками наводнений 1950-х годов, периода, предшествовавшего развитию городов в Хьюстоне, и снова обнаружили положительную корреляцию между ростом городов и повышенным риском наводнений.
«Урбанизация, как правило, связана со значительным сокращением инфильтрации ливневых вод», - сказал Вилларини. «Хьюстон пережил один из самых впечатляющих градостроительных бумов в истории США, и с ростом растет количество непроницаемых поверхностей. Это увеличение урбанизации в сочетании с плоской глинистой местностью региона представляет собой очень проблематичную смесь, даже с наводнениями. приняты меры по смягчению последствий."
Исследователи предупреждают, что неспособность учесть городские факторы с точки зрения подготовки к ураганам может создать серьезные и дорогостоящие проблемы для прибрежных городов.
«Хотя это исследование нельзя экстраполировать на каждый прибрежный городской район страны, оно выявляет неожиданные затраты на развитие», - сказал Вилларини.«Каждая новая проложенная дорога и каждое возведенное новое высотное здание увеличивает риск более неблагоприятных осадков и наводнений, и это, безусловно, то, что городские власти и жители должны учитывать при планировании будущего роста».