2017年8月27日，休士顿市中心的天际线和被淹没的288高速公路。
当地的气象预报员知道哈维飓风将会是一场严重的飓风。哈里斯镇洪水控制区的气候学家Jeff Lindner表示，他们的模型预测哈维飓风将会自第一天登陆后给全市带来10至15英寸的降水。“但假如我们回首一下”，他说道，这些模型“预测的周六晚至周日早上的降水量略低于实际值”。8月25日，在哈维飓风风眼的东北方向，该飓风遇到了一个科学家们没有意识到可能会使它增强降水并打破数百年降雨和洪水记录的东西——休斯顿这座城市。
周三发表在《自然》杂志上的一篇新研究表示，休士顿的摩天高楼和钢筋混凝土表面可能会通过改变风暴和增强降水而加剧洪水。“这非常有趣。”麻省理工学院的一位未参与此次研究的大气科学家Kerry Emanuel这样说道。“我们已经知道气旋对地表特征十分敏感——例如山脉、溪流及沼泽地。但令人惊讶的是，城市已经大到可以切实改变风暴。”
为了了解城市地区是如何做到这一点的，研究人员建立了一个哈维飓风和休斯顿地区的计算机模型。“随后我们将休士顿的城区移除并以农田代替”，爱荷华大学的环境工程师、该研究的作者Gabriele Villarini说道。这样的操作使科学家们看到了风暴在休士顿不存在的情况下的表现。根据这一模型，休士顿的城市化——由平原到街区的转变，可能导致了哈维飓风释放更多雨水。Villarini表示，“城市地区的存在加强了所有导致强降水的条件。”
就像大多数飓风一样，哈维飓风在登陆时穿越了成片的树林、山丘和草地。崎岖不平的自然地貌通常会减缓风暴的速度——就像水冲过鹅卵石一样——这些自然地貌会使在其上端的空气冲向天空更高处。在那里，也就是大气层的上层，风暴会冷却并落下更多的雨水。Emanuel表示，像位于休士顿的那些高楼大厦和庞大的郊区会人为提高地貌的崎岖程度，加剧地表对气旋的影响。
Emanuel认为，根据Villarini及其同事的模型，风暴结构会在这种情况下发生几种变化。首先，城区的人为造成的崎岖程度会减缓空气的速度。他表示，当飓风中的空气速度减缓时，空气会转向风暴中心并升到天上。“这会提高（大都市地区）所有地方的降雨量。”他补充道。
风暴通常在楼房高耸的市中心移动得十分缓慢，但从城市外部吹过来的风仍处于高速。“所以，（风暴）会在城市中堆积”，Emanuel表示，“由于它无处可去，它只能往上走。然后你会在城市的下风处观察到相反的情况，那里的空气会逐渐下降。”这便导致了在飓风最初进入城市的地方会出现更多的降雨——在哈维飓风的案例中，是城市的东南部，而在城市的另一端的降雨则会减少。
Emanuel表示，总的来说，这些影响将导致热带风暴带来更多的降雨。“很明显，可能会多下50% 的雨。这是一种足够强大的效应，你可以在（天气）系统里的噪音中看到。”他还补充道，由于风暴系统十分无序，不可预测，所以所增加的降雨量有大幅波动。
Villarini指出，城市化带来了更多铺砌的路面，如混泥土或沥青人行道及道路。“由此，雨水无法渗入地下，会有更多的水在路面上流动。”他说。这会加剧洪水。当他把这个纳入他的分析时，他发现哈里斯镇发生哈维飓风级别的洪水的风险会因休斯顿这座城市的存在而增加21倍。
Lindner认为，假如这项发现是真实的，它们将对城市规划师提供重要的启示。“如果我们可以看到一个又一个风暴系统都有这样的降雨模式：城市的某一侧的降雨量比其他部分更大，那就太好了。”他说道，“我们可以针对这些地区实施更大的项目或更严格的建筑规范。”
不过他也表示，在他看到这个模型适用于其他城市或风暴、并得出一致的结果之前，这个模型并不能帮助他预测未来风暴的情况或帮助城规师进行洪水干预设计。“我不能使用这项研究，因为这只是一场风暴——一个个例。”并且，在他的经验中，当飓风引起洪水时，它们并没有什么固定的模式。“在2015年及2016年的风暴案例中，我可以告诉你，最大的雨并没有落在休斯顿东部。”他说道。
即便如此，有一件事情却是十分清楚的，那便是由飓风带来的降雨正在增加并且会继续保持这个趋势。这个观点是由劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的气候学家Christina Patricola提出的，她并没有参与到这项工作当中。她认为，“城市的发展以及气候变化都是加剧风暴降雨的人为因素。”在她自己的本周三发表在《自然》杂志上的研究中，她表示，气候变化可能使降雨量增加了15%至35%，并可能使飓风厄玛(Irma)、玛丽亚(Maria)和卡特里娜(Katrina)的降雨量提高了5%至10%。
德克萨斯州农工大学加尔维斯顿分校的城市规划教授Sam Brody表示，沿海城市需要认真考虑如何应对由气候变化以及持续城市化所导致的雨水增加。他说，“在哈维飓风之后，休斯顿市通过了最严格的房屋防洪规定，这使我十分惊讶。”如今，休斯顿的新建筑需要比500年一遇的洪水线高出2英尺。“但（我们）需要系统全面地考虑未来的情况，而不仅仅是应对风暴。”
作者：Angus Chen
翻译：黄薇
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