城市洪涝风险对降水强度和降水模式高度敏感。同时，城市地区也被证明会通过改变这些属性来影响降雨。为了更好地预测未来的洪涝风险，增进对于降雨如何被城市改变的理解很重要。9月10日发表于《地球的未来》的一项国际研究，使用天气雷达观测数据分析了欧洲和美国八个城市地区降雨强度和模式的变化。
其结果表明，与城市周边相比，城市上空的降雨变得更加强烈，有时城市边缘的降雨也更加强烈。较大的城市显示出更大的强度增长。该研究还显示，降雨在经过城市时通常在空间上变得更加集中。作者们还观测到，与周围环境相比，城市上空出现的风暴更多，且大多发生在下午晚些时候至晚上时分。“鉴于我们预计未来城市将变得更大、更密集，我们的结果表明，随着城市降雨趋势的增加趋于极端化，未来洪涝风险也可能在不断发展的城市中增加，”他们写道。
“预计未来几十年，城市人口会越来越多，规模也会扩大，”首席作者、瑞士洛桑大学大气科学家Herminia Torelló-Sentelles解释说。“能够量化城市洪涝风险对于城市规划和设计城市排水系统非常重要。”已有研究调查了对单个城市的降雨效应，而该研究考察了多个城市的趋势和差异。城市降雨模式的差异凸显了继续研究全球城市风暴活动的必要性。
Torelló-Sentelles等人对城市地区夏季（对流）强降雨的时空属性变化进行了气候学分析。利用高分辨率天气雷达数据，他们考察了位于不同地理区域、气候各异的八个城市地区。使用一种风暴追踪算法来追踪夏季的强风暴，使他们能够根据每场风暴的运动方向检测出城市受到冲击影响的位置。
米兰上空追踪轨迹的示例以及如何定义逆风和顺风距离。（Torelló-Sentelles et al.《地球的未来》2024）
“当你考虑洪涝风险时，重要的不仅仅是降雨强度，还有其在空间上分布的方式，”Torelló-Sentelles指出。“倘若在一片很小的区域降下很大的雨量，可能会使城市地区的排水系统崩溃。”
有几个因素可能导致城市风暴的生成和加剧。城市的温度通常高于其周围凉爽、潮湿和植被茂密的环境，这可能导致空气被吸入城市并被抬升。这些温暖、上升的空气随后在城市中心上空凝结成雨云。“你可以把城市想象成一个障碍物，”Torelló-Sentelles说。“当风暴向它移动时，它周围的空气就会被抬升。”悬浮在城市上空大气中的气溶胶污染也可能增强或抑制降雨。
显示距离城市中心不同距离的对象区域平均强度分布的箱形图。（Torelló-Sentelles et al.《地球的未来》2024）
越来越大的城市地区可能会生成和放大比周围环境更多的风暴，即使气候变化继续加剧全球风暴。城市发展和气候变化的综合影响可能会给城市雨水系统带来压力，导致更频繁、更严重的洪涝。降雨的空间结构在城市上空发生了变化，在大多数情况下，降雨变得更加不均匀，即更加局域化和空间集群化。
作者们最后指出，他们的发现说明，进一步的城市化会导致规模更大、更密集的城市，有可能显著增强夏季强降雨属性的变化。由于这些变化，大城市的洪涝风险可能会因气候变化引起的降雨加剧和不透水地表的增加而加剧，超出预期。“我们需要研究更多类型的城市，这样我们才能归纳出研究结果，并确定哪些城市特征对城市降雨调节潜力的影响最大，”Torelló-Sentelles指出。“驱动城市降雨的机制相当复杂，我们仍然需要对这些过程开展更多研究。”
（文/牛静美）
【参考来源：】
Torelló-Sentelles et al.《城市地区强降雨的加剧与变化的空间范围》《地球的未来》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1029/2024EF004505
https://www.researchgate.net/publication/383912304_Intensification_and_Changing_Spatial_Extent_of_Heavy_Rainfall_in_Urban_Areas
https://news.agu.org/press-release/urban-summer-storms-strong-frequent/
