這個季節，哈維颶風猛烈襲擊了休斯頓和德克薩斯州東南部地區，帶來了破紀錄的暴雨，讓許多人感覺像遭遇了聖經級別的大洪水。按照今天的標準，哈維是一場異常潮溼且強大的風暴——它可能預示著北美洲的未來。一項新的研究預測，由於氣候變化，到本世紀末，北美洲將經歷更多傾瀉同樣大量降雨的風暴。
對於週一發表在《自然氣候變化》上的這項研究，研究人員研究了全球變暖將如何影響北美洲的風暴，即所謂的中尺度對流系統。這些是小型風暴聚集在一起並最終融合成一體的系統。颶風可以歸為此類，但北美洲此類事件中的大多數實際上是巨大的雷暴。它們主要發生在大陸分水嶺以東，持續時間相對較長，跨度至少為 60 英里（約 100 公里）——儘管它們可以變得足夠大，覆蓋像堪薩斯州這樣大的州，據該研究的主要作者、國家大氣研究中心的 атмосферный 科學家安德烈亞斯·普雷恩說。
然而，這些系統確實提供了至關重要的供水——普雷恩說，約佔美國中部夏季降雨量的 60%。他解釋說：“從水文角度來看，它們非常重要，從極端角度來看也很重要，因為它們與山洪和冰雹等現象有關。“這就是為什麼我們真正瞭解這些風暴在未來可能會如何變化非常重要。”
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到目前為止，氣候建模人員很難精確地研究全球變暖可能如何影響這些風暴系統——標準模型無法提供足夠高的解析度來模擬它們。對於他們的新研究，普雷恩說他和他的團隊開發了更好的模型，並擁有更多的計算資源來真實地模擬風暴，解析度為 4 公里。普雷恩說：“這比傳統氣候模型精細 20 倍。”他們（在計算機時間中）在當今的氣候條件下運行了這些模型 13 年，並在全球氣溫升高 4 到 5 攝氏度的本世紀末的預測氣候下運行了 13 年。這是“一切照舊”的情景，假設溫室氣體排放量將持續上升到 2100 年。
當普雷恩的團隊比較今天與未來的風暴模型時，他們發現到本世紀末，北美洲的中尺度對流系統發生的頻率可能會增加兩倍。他們還發現，未來的這些風暴可能會釋放比今天的風暴更大的降雨量。這有很多原因——首先，在更溫暖的世界中，風暴降雨強度將會增加。研究人員發現，美國東北部和中大西洋地區以及加拿大的部分地區的最大降雨率將增加 25% 至 40%，而北美洲其他地區的最大降雨率將增加 15% 至 20%。該團隊還發現，這些風暴的規模可能會擴大，尤其是在美國南部。這兩個因素加在一起可能會導致風暴釋放更多的水——低緯度地區降雨量增加 40% 至 80%，中高緯度地區增加 20% 至 40%。
研究人員給出了這些數字可能意味著什麼的真實案例：“我們研究了紐約市一小時內（將要落下）的所有降雨，”普雷恩說。“未來這個地區的降雨量會增加約 60%。[這相當於]增加了六倍的哈德遜河流量。”
更糟糕的是，模型顯示加拿大和美國的部分地區（尤其是中西部和大西洋中部地區）預計也會出現更多移動速度較慢的風暴。普雷恩說：“這真是個壞訊息。“移動速度較慢的風暴意味著你將迎來另一場降雨，因為[風暴]不會移動出去。”這正是休斯頓在哈維颶風期間所經歷的情況；它緩慢的速度幫助這座城市遭受了如此災難性的洪水，因為它有充足的時間降下大量的雨水。
過去的研究考察了氣候變化對風暴降雨率的影響，但它們並未像對整體風暴那樣進行如此密切的考察，包括它們的大小、運動和整體降雨量。“從量級和空間範圍兩方面考慮風暴大小尤其獨特，”勞約拉馬利蒙特大學的土木工程和環境科學教授傑里米·帕爾說，他沒有參與這項研究。“這表明，以往的研究可能嚴重低估了氣候變化對極端降水和洪水事件的影響。”普雷恩對他的工作結論也有類似的看法。“我們需要把風暴作為一個整體來看待，”他說。“我們[預測]未來洪水的程度可能還不夠極端。”