在飓风哈维期间 休斯顿的城市扩张增加了降雨量和洪水

普林斯顿大学和爱荷华大学的研究人员表示，休斯顿的城市景观直接导致了2017年8月飓风哈维期间的暴雨和致命的洪水。研究人员在11月15日的自然杂志上报道，休斯顿在飓风期间发生极端洪水的风险 - 由于城市化导致估计造成1250亿美元损失并造成68人丧生的4级风暴 - 的风险增加了21倍。利用计算机模型和天气数据，研究人员重建了Hurricane Harvey，并将总降雨量与城市建设量与总降雨量进行了比较，没有城市增加。结果表明，人为发展有助于形成更湿润的飓风- 四天内降雨量降低40至60英寸 - 以及更严重的洪水，更高的洪峰和更大的整体破坏。

作者说，这些结果突出了人类在极端天气事件中的作用，以及在计算飓风风险和准备飓风破坏和恢复时考虑城市和郊区发展的必要性。该研究还强调了理解人类对城市化和气候变化引起的降雨和洪水的复合影响的必要性。

普林斯顿地球科学教授和普林斯顿环境研究所(PEI)的共同作者Gabriel Vecchi说：“我们对城市化作用的关注旨在提供更全面的人类活动对哈维的降雨和洪水的看法。”“通过城市化，人类通过温室气体排放和休斯顿周围的当地环境影响了气候，我们认为这可能会影响哈维的降雨和洪水。”

研究人员发现，随着休斯顿的城市中心向上和向外增长，洪水风险发生了变化，包括洪水峰值更高的风险以及更严重和更危险的洪水。随着城市数英里的不透水人行道和街道的增加，强降雨无法吸收到地下。

“鉴于预计未来飓风和降雨将加剧，预计沿海地区的城市化将继续增加，我们的工作突出了了解风险和实施适当的防洪策略的必要性，”作者：张伟，爱荷华州IIHR-水文科学与工程研究中心助理研究员。2017年飓风季节之后的大部分科学分析都集中在气候的作用 - 包括地球的整体变暖 - 确定飓风的物理强度和总降雨量。普林斯顿大学和爱荷华大学的研究人员决定采取不同的，但互为补充的方法，并研究城市化的可能作用。

“飓风哈维对休斯顿的影响突显了对美国墨西哥湾沿岸和沿海城市的危害，”共同作者詹姆斯史密斯说，他是普林斯顿土木与环境工程和PEI相关学院的教授。“今年佛罗伦萨飓风的不幸重演表现突显了城市环境中极端热带气旋降雨的问题。”

研究人员尝试使用不同的计算机模型来模拟休斯顿飓风哈维的降雨量，首先考察城市当前城市剖面的总降雨量，然后是相同地理区域的降雨量，但是用开放的田地和作物代替街道和摩天大楼。他们发现，非城市地区降雨量明显减少，降雨模式与城市地区明显不同。原因是由于人造结构的存在而产生的“表面粗糙度”对飓风产生了“拖曳效应”。当大风袭击高层建筑物时会产生这种效应，从而产生摩擦。在Hurricane Harvey的情况下，风将温暖的表面空气向更远的方向移动到大气中，从而为云的形成和降水创造了最佳状态。

土地和环境工程副教授兼IIHR主任Gabriele Villarini说：“当飓风哈维吹进休斯敦时，它真的被这座城市高高的摩天大楼和塔楼所困扰。”“高风冲击高层建筑造成的摩擦产生了拖曳效应，影响了空气和热量的运动，并为降水带来了最佳条件。”

利用统计模型，研究人员还研究了洪峰的同比变化，并将其与降雨量和人口增长进行了比较，这是城市化的代表。他们将这些结果与20世纪50年代的洪峰进行了比较，这一时期早于休斯敦的城市发展，并再次发现城市增长与洪水风险增加之间存在正相关关系。

“城市化通常与雨水渗透的显着减少有关，”Villarini说。“休斯顿经历了美国历史上最令人印象深刻的城市发展热潮之一，随着增长带来不透水面的增加。城市化的增加，加上该地区平坦的粘土地形，代表了一个非常有问题的组合，即使有洪水 - 已采取缓解措施。“研究人员警告说，在飓风准备方面未能解释城市因素可能会给沿海城市带来严重而代价高昂的问题。

“虽然这项研究不能推广到全国每个沿海城市地区，但确实突显了发展的意外成本，”Villarini说。“对于每一条新的道路都倾泻而下，每增加一座新的高层建筑，都会增加更多不利的降雨和洪水的风险，这当然是城市官员和居民在考虑未来增长时应该考虑的事情。”

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