飓风艾达造成约750亿美元的总损失，并导致112人遇难，其中新泽西州32人，纽约州16人。然而，科学家发现，飓风在纽约市可能会更糟。
在2021年夏季的最后一周，飓风艾达从墨西哥湾出现，几乎直接向东北移动，途经南方前往宾夕法尼亚州、纽约州、新泽西州和康涅狄格州。
在两个其他近期大风暴导致的地面仍然饱和的情况下，艾达的异常强降雨最终在该地区造成了一条破坏路径。一些新泽西州的城市和城镇在24小时内降雨量达到9英寸，淹没了排水能力；该城市的地铁、火车站和铁路在数天内被淹，导致大众交通瘫痪。
总的来说，艾达造成约750亿美元的总损失，并导致112人遇难——其中新泽西州32人，纽约州16人。
然而，这场飓风在大苹果市可能会更糟。
这是史蒂文斯教授、戴维森实验室研究员菲利普·奥顿的结论，他与博士候选人希玛·卡赛和两位美国地质调查局（USGS）的研究人员合作，最近在主要期刊上发表了关于这场飓风的新模拟。
这些类型的模拟和模型对机构和社区官员在紧急规划和极端事件响应方面极为重要。
“我们研究的包括JFK机场周边的城市部分，避免了最严重的情况，”奥顿指出，他是一位极端天气和海平面建模专家。
“如果风暴的路径向东偏移30英里，它仍然会淹没新泽西的城市中心，但会产生更多降雨，更高的水位，更强的洪水——可以假设，纽约市会有额外的伤亡和财产损失。”
一个更完整的图景，一个最佳情况——和一个最坏情况
为了研究艾达的异常特性以及它可能如何不同地发展，研究团队首先调整并实施了一个受尊重的模型系统，该系统用于预测区域沿海风暴影响。
美国地质调查局的研究人员在马萨诸塞州伍兹霍尔的伍兹霍尔海岸与海洋科学中心开发并首次揭示了该系统，被称为COAWST（耦合海洋-大气-波浪-沉积物运输模型），于2010年发布。
“如名称所示，COAWST将四个最重要的风暴因素和力量整合到一个模型中，”奥顿说。“没有其他模型将潮汐、降雨、波高和风暴潮，以及沙土和沉积物运动的数据和模拟结合在一起。”
但即使这个复杂的模型也没有捕捉到所有重要因素。
特别是，沿海危险模型很少考虑“雨水洪水”的影响：即当强降雨直接降落在陆地表面并流失时发生的情况。在城市地区，降雨和径流可以迅速积累并在街道和低洼地区加深。
“同时高潮、风暴潮、上涨的河流、强降雨和地表溢流的综合影响被称为‘复合洪水’。这特别危险，但由于涉及的变量较多，也很难预测，”奥顿解释道。
为了模拟降雨影响，研究小组改善了COAWST的部分，将降水水量直接整合到模型的主要方程和结果洪水深度中。
研究人员随后聚焦于纽约的长岛牙买加湾地区——一个人口稠密的地区，容易受到沿海洪水和降雨洪水的影响，因此是应用新模型以帮助改善预测和应急管理的有用位置——对该模型进行了一次测试，以验证其对城市史上最严重降雨事件的潜力。
结果：艾达的第一张洪水地图在公众中发布，覆盖一个拥有200多万居民的人口密集城市流域。
在附加的敏感性分析中，团队模拟了将风暴的主要路径向东（这会导致洪水模型区域内更高的降雨强度）和向北移动，预期将产生更低的降雨率。
确实，该模型显示风暴可能对纽约市南皇后区和南布鲁克林的社区造成更好（或更糟）的影响。作为基线，新调优的模型显示有8.8平方英里和4621栋建筑受到超过一英尺深的洪水影响。
这很糟糕，但调整参数的结果更为戏剧化。
“在最坏的情况下，一个更东的风暴路径，整个牙买加湾流域经历了极端的每小时降雨强度，平均降雨约9英寸（24厘米），”奥顿说。“结果，深度洪水的区域扩大到24平方英里和5907栋建筑。”
然而，在最佳情况下，流域可能经历60%的总降雨量减少，平均降雨量更像2.5英寸——一种更常见的强降雨事件，更易于由系统和基础设施处理。
研究人员还模拟了各种替代潮汐条件，因为艾达的最强风暴潮实际上发生在相对较低且下降的潮汐期间。结果显示，高潮可能会略微增加某些地区的洪水，例如牙买加湾东岸和西岸以及汉密尔顿海滩。
“这些发现强调了模型在表示复合洪水事件中的实用性，例如我们小组最近表明的飓风，这些飓风可能带来极端降雨和风暴潮，”奥顿说。“捕捉这些复合效应特别重要，因为预计随着海平面持续上升，复合洪水将变得更常见和重要。”
