随着极端倾盆大雨在世界各地引发洪水，科学家们仔细研究了全球变暖的作用

暴雨倾盆，泥水冲过街道 利比亚, 希腊 和 西班牙 以及被淹没的部分地区 香港 和 纽约市 2023 年 9 月。利比亚德尔纳市有数千人死亡。希腊扎古拉降雨量创纪录 30 英寸，相当于 一年半的雨在24小时内下.

几周前，季风降雨引发了致命的山体滑坡和洪水 喜马拉雅山 那 杀死了数十人 在印度。

今年几乎所有大陆都发生严重洪水之后，包括 加州泥石流和洪水 2023 年初，灾难性的 佛蒙特州和纽约州发生洪水 七月，极端降雨似乎变得越来越常见。

那么，全球变暖在其中扮演什么角色呢？重要的是，我们可以做些什么来适应这个新的现实？

作为一个 气候科学家 凭借土木工程背景，我有兴趣一方面探索气候变化科学与极端天气事件之间的联系，另一方面探索这些事件对我们日常生活的影响。了解这些联系对于制定适应气候变化的合理战略至关重要。

气候更加干燥，降水更加极端

随着气温升高，温暖的气氛可以 保留更多的水蒸气. 。陆地和海洋的水蒸发也增加。这些水最终必须回到陆地和海洋。

简而言之，当大气吸收更多的水分时，暴风雨期间就会倾倒更多的降水。科学家预计大约 增加7% 每变暖 1 摄氏度（1.8 华氏度），极端风暴期间的降水强度就会增加。

空气中水分含量的增加被科学家称为 克劳修斯·克拉佩龙关系. 。但其他因素，例如风型的变化， 风暴路径以及空气的饱和度, ，也对降水强度有影响。

液体对比冷冻：雨最重要

决定洪水严重程度的因素之一是水是雨还是雪。与雪融水缓慢释放相比，雨水几乎是瞬时径流，会导致更严重的洪水、山体滑坡和其他灾害——特别是在山区和下游地区，那里居住着全球约四分之一的人口。

据信，极端降雨的比例高于降雪，是造成这一现象的关键因素。 喜马拉雅山毁灭性的洪水和山体滑坡 2023 年 8 月，尽管研究仍在进行中以证实这一点。另外，一个 2019年洪水形态检查 横跨美国西部 410 个流域发现由降雨驱动的最大径流峰值比由融雪驱动的最大径流峰值高出 2.5 倍以上。

在一个 《自然》杂志上的 2023 年研究, 我和我的同事们证明，极端降水强度的增加速度比克劳修斯·克拉佩龙关系式所显示的速度要快——每变暖 1 摄氏度（1.8 华氏度），极端降水强度增加高达 15%——在高纬度和山区，例如喜马拉雅山、阿尔卑斯山和落基山脉。

增幅扩大的原因是，气温上升导致这些地区的降水量增加，降雪减少。这种极端降水的很大一部分是降雨。

在我们的研究中，我们观察了 20 世纪 50 年代以来北半球的最强降雨，发现极端降雨强度的增加随海拔高度的不同而变化。美国西部的山脉、阿巴拉契亚山脉的部分地区、欧洲的阿尔卑斯山以及亚洲的喜马拉雅山和兴都库什山脉也表现出强烈的影响。此外，气候模型表明，到 21 世纪末，这些地区中的大多数地区极端降雨事件的发生率可能会增加七至八倍。

洪水不仅仅是一个短期问题

洪水过后，死亡以及房屋和城市受损引起了人们的极大关注，但洪水的增加也对水库的供水产生了长期影响，而水库对许多地区的社区和农业至关重要。

例如，在美国西部，水库在春季融雪期间通常保持尽可能接近满容量，以便为干燥的夏季提供水。山脉就像天然水库，储存冬季降雪，然后缓慢释放融化的雪。

然而， 我们最近的发现 表明，随着世界迅速转向以大雨（而非雪）为主的气候，水资源管理者将越来越需要在水库中留出更多空间来储存大量水，以应对可能发生的灾害，以尽量减少下游洪水的风险。

为更加严峻的未来做好准备

全球减少温室气体排放的努力一直在加大，但人们仍需要为更加严峻的气候做好准备。破坏性的 袭击地中海地区的风暴 2023 年为适应的重要性提供了一个令人信服的案例。它们打破了许多国家的极端降水记录，并造成了广泛的破坏。

造成利比亚灾难的一个主要因素是 老化大坝的溃决 已经控制了水从 山区地形.

这强调了更新设计规范的重要性，以便基础设施和建筑物能够抵御未来的倾盆大雨和洪水，并投资新的工程解决方案以提高弹性并保护社区免受极端天气的影响。这也可能意味着 不在区域内建设 未来发生洪水和山体滑坡的风险很高。

本文最初发表于九月。2023 年 12 月 19 日，已更新纽约市洪水情况。