根据最近对八个城市及其周边环境的深入观察，夏季暴风雨在城市地区的发生频率较高，强度和集中度也大于农村地区。这些发现可能会显著影响城市规划者为潜在洪水所做的准备，特别是在城市地区不断扩展和气候变化对全球天气模式产生影响的情况下。
最新研究表明，城市地区及其相邻地区相比周围的农村地区经历了更高频率的风暴形成，而且大城市往往导致比小城市更强的降雨强度。这项研究发表在《地球的未来》上，这是美国地球物理联盟（AGU）的一本开放获取期刊，涵盖对我们星球过去、现在和未来的跨学科研究。
“由于预计在未来几十年城市的人口和规模将会增长，”苏黎世大学大气科学家、该研究的首席作者赫敏娜·托雷洛-森特莱斯表示。“量化城市洪水风险对城市规划和有效设计排水系统至关重要。”
尽管以往研究已经注意到单个城市内的降雨影响，但本研究识别了多个城市之间的模式和差异。托雷洛-森特莱斯指出，城市降雨行为的差异强调了对全球范围内城市风暴活动进行持续研究的必要性。
城市环境中的风暴转变
一些风暴均匀地降雨，类似于喷头的输出，而其他风暴则释放出集中强降雨，类似于消防水管。新研究表明，城市能够将风暴转化为这些强大的降水，将强降雨分布在有限的城市区域，而不是更广泛地分散。如果市政基础设施未能应对这波激增，集中降雨可能会加大洪水风险。
城市地区往往比农村地区产生更多这样的强降雨类型的风暴。此外，城市产生的风暴数量比其周边农村地区更多，较大的城市甚至引发更强的风暴活动。
“在评估洪水风险时，降雨强度并不是唯一需要考虑的因素；降雨的空间分布也至关重要，”托雷洛-森特莱斯解释说。“如果大量降雨落在一个小区域，它可能会淹没城市环境中的排水系统。”
多种因素可能导致城市中心风暴的形成和加强，托雷洛-森特莱斯表示。城市地区通常比周围较冷、湿润和植被丰富的环境更温暖，这可能导致空气被吸引到这些城市并被抬升。这种温暖、上升的空气随后可以在大型城市上方凝结成降雨云。
风暴通常在山脊沿线空气被抬升时发展，形成雨云。同样，城市天际线可以创造提升气团并产生风暴形成的有利条件。
“你可以将城市视为一个障碍，”托雷洛-森特莱斯提到。“当风暴靠近时，空气可能被抬升并环绕它。”
悬浮在城市上空的气溶胶污染也可能影响降雨，增强或抑制降雨。
研究人员分析了来自欧洲和美国八个城市（意大利米兰、德国柏林、英国伦敦和伯明翰、亚利桑那州菲尼克斯、北卡罗来纳州夏洛特、乔治亚州亚特兰大和印第安纳州印第安纳波利斯）收集的七年高分辨率天气数据，以监测城市及其周围地区夏季风暴的发展和强度。尽管这些城市在规模、气候和城市结构上有所不同，但它们都位于相对平坦的区域，并远离大型水体，这些因素可能会影响当地的降雨模式。
该研究检查了城市边界内外的风暴形成和发展，注意了每场风暴的平均方向、强度、峰值强度和受影响区域。
研究人员发现，城市及其边界比相邻的农村地区生成更多的风暴。风暴通常在城市中心或它们的边缘（如柏林和伯明翰）展示出最高强度。较大的城市中心展现出比更小城市更大的降雨增强；在较小城市中，降雨增强了0.9%至3.4%，而在与周围地区相比，最大城市的降雨增强幅度从5.2%到11%。一些城市在一天中的某些时刻还记录到显著更高的降雨增强。
此外，降雨在城市地区的空间集中度增加了多达15%。这种集中降雨相比于均匀分布的降雨可能会对城市水管理系统造成额外压力。
强烈风暴加剧城市洪水脆弱性
随着城市不断扩大，很可能会比其农村周围产生和放大更多风暴，尤其是在气候变化继续加剧全球风暴严重性的情况下。城市扩张与气候变化的综合影响可能使城市的雨水系统承受更大压力，导致更频繁和严重的洪水。
虽然研究人员注意到所有研究城市的一些共同趋势，但每个城市都展示了其独特的降雨模式。例如，尽管大多数城市经历了比周边地区更强的降雨突发，柏林和夏洛特的降雨模式则更为分散。在亚特兰大，风暴主要在白天增强，而在伯明翰则在夜间达到顶峰。与其他六个城市不同，柏林和菲尼克斯并没有表现出城市区域内风暴发生频率高于农村邻近地区的情况。
这些发现强调了根据具体城市的需要制定量身定制的城市规划策略以及在未来研究中纳入更多城市的必要性，托雷洛-森特莱斯指出。随着气候条件的演变和城市化的继续，每个城市都需要制定特定的适应和减缓措施。
“调查更广泛的城市对于得出普遍结论并识别出最显著影响城市环境降雨调节的特征至关重要，”她指出。“影响城市降雨的因素相当复杂，需要进一步研究以全面理解这些过程。”
