När regnet började falla i norra Georgien den 15 september, 2009, lite visste Atlantaner om att de skulle vittna om episka översvämningar i hela staden. grannskap, som Peachtree Hills, var nedsänkta; Georgiens mest trafikerade motorväg var under vattnet, liksom vägar och broar; orenat avloppsvatten blandat med stigande översvämningsvatten; bilar och människor sopades bort. Då-Georgien-guvernör, Sonny Perdue, utropade undantagstillstånd.

Fukt från Mexikanska golfen underblåste översvämningen 2009. Ett decennium senare, Forskare från Arizona State University frågar om en kombination av stadsutveckling - och klimatförändringar som drivs av växthusgaser - skulle kunna åstadkomma jämförbara scenarier i amerikanska städer. Baserat på en nyss publicerad studie, svaret är ja.

"När vi redogör för dessa dubbla tvingande agenter för miljöförändringar, effekten av den byggda miljön och effekten av växthusgaser, vi noterar en stark tendens till ökad extrem nederbörd över framtida amerikanska storstadsregioner, sade Matei Georgescu, docent vid ASU:s School of Geographical Sciences and Urban Planning och huvudförfattare till studien.

Tidigare studier har visat att stadsutveckling förändrar nederbörden, tack vare vad som kallas den urbana värmeö-effekten, skillnaden mellan temperaturen i en stad och den omgivande landsbygden. När en stad växer, det blir varmare. Den extra värmen tillför energi till luften, vilket tvingar den att stiga snabbare, kondensera, bildar nederbörd och regn ute över staden eller i medvind av staden. Så, mängden nederbörd en stad får antingen ökar eller minskar som svar på den urbana värmeöeffekten.

Dock, när både växthusgaser och stadsutveckling beaktas, regional klimatmodellering fokuserad på det kontinentala USA visar kompenserande effekter mellan effekten av stadsutveckling och växthusgasutsläpp på extrem nederbörd.

Studien publicerades online i tidskriften Miljöforskningsbrev .

Forskare har inte tidigare tittat på dessa två variabler parallellt. Studier av framtida nederbörd över stadsmiljöer undersöker vanligtvis effekter för ett begränsat antal händelser, och de står inte för de dubbla tvingande faktorerna av klimatförändringar som orsakas av urbana och växthusgaser.

"Denna nya studie är unik, ", sade Georgescu. "Vi använde simuleringar i klimatskala med en regional klimatmodell för att undersöka potentiella förändringar i framtida extrem nederbörd till följd av både urban expansion och ökningar av växthusgaser, över dussintals städer över hela det kontinentala USA."

I huvudsak, den nya studien visade att införandet av växthusgaser i en regional klimatmodell uppvägde den ibland minskande effekten av stadsutveckling på extrem nederbörd, sa Georgescu.

"Det här är effekterna som våra städer sannolikt kommer att uppleva när de tar hänsyn till de två tvångsfaktorerna för stadsexpansion och utsläpp av växthusgaser, samtidigt, " förklarade Georgescu. "Vad detta betyder för amerikanska städer i framtiden är behovet av ett konsekvent svar på en ökning av extrem nederbörd. Vi kommer inte längre att se en minskning av nederbörden som vi har sett tidigare."

Som Atlanta, städer över hela USA, inklusive Denver, Phoenix och Houston, verkar vara känsliga för extrem nederbörd och dess resulterande översvämning. Georgescu sa att studiens resultat visar det trängande behovet för städer att utveckla policyer för att hantera översvämningar som hotar varje stads unika motståndskraft och planerade infrastrukturinvesteringar.

"Om vi ​​litar på modellernas förmåga att simulera genomsnittlig och extrem nederbörd så bra, och våra resultat visar en sådan simuleringsförmåga, då kan vi genomföra simuleringar som inkluderar framtida urbanisering, framtida växthusgaser, separat och sedan tillsammans, och lita på vad modellen kommer att berätta för oss, " förklarade Georgescu.

Men det handlar inte bara om att minska utsläppen av växthusgaser, noterade han. "Det handlar också om hur man bygger städer. Hur omfattande de är, hur vertikala de är, hur täta de är, how much vegetation there is, how much waste heat you put into the environment through electricity use, through air conditioning, or through transportation. All of these things can impact future precipitation in our cities."

Faktiskt, the study has important implications for climate change adaptation and planning. The study highlights the complex and regionally specific ways in which the competing forces of greenhouse gases and urban development can impact rainfall across U.S. metropolitan regions, explained Ashley Broadbent, assistant research professor in ASU's School of Geographical Sciences and Urban Planning.

"This complexity reinforces that future adaptation efforts must be informed by simulations that account for these interacting agents of environmental change, " han sa.