En uttömmande global analys av nederbörd och floder visar tecken på en radikal förändring i strömningsmönster, med mer intensiva översvämningar i städer och mindre avrinningsområden i kombination med en torrare landsbygd.

Torrare jordar och minskat vattenflöde på landsbygden – men mer intensiv nederbörd som överväldigar infrastrukturen och orsakar översvämningar och översvämningar av dagvatten i stadskärnor. Det är upptäckten av en uttömmande studie av världens flodsystem, baserat på data som samlats in från mer än 43, 000 regnstationer och 5, 300 flodövervakningsplatser i 160 länder.

Studien, av ingenjörer vid University of New South Wales i Sydney och som visas i det senaste numret av tidskriften Vetenskapliga rapporter , undersökt hur stigande lokala temperaturer på grund av klimatförändringar kan påverka flodflöden.

Som förväntat, den fann att varmare temperaturer leder till mer intensiva stormar, vilket är vettigt:en värmande atmosfär betyder varmare luft, och varmare luft kan lagra mer fukt. Så när regnet kommer, det finns mycket mer vatten i luften att falla, och följaktligen, nederbörden är mer intensiv.

Men det har blivit ett växande pussel:varför ökar inte översvämningarna i samma takt som de högre nederbörden?

Svaret visade sig vara den andra aspekten av stigande temperaturer:mer avdunstning från fuktiga jordar gör att de blir torrare innan något nytt regn inträffar - fuktiga jordar som behövs på landsbygden för att upprätthålla vegetation och boskap. Under tiden, små avrinningsområden och stadsområden, där det finns begränsade områden med jord för att fånga upp och behålla fukt, samma intensiva skyfall blir lika intensiva översvämningar, överväldigande dagvatteninfrastruktur och stör livet.

"När vi sorterade igenom massorna av data, det här mönstret var mycket tydligt, " sa Ashish Sharma, professor i hydrologi vid UNSW:s School of Civil and Environmental Engineering. "Det faktum att vi förlitade oss på observerade flödes- och nederbördsdata från hela världen, istället för osäkra modellsimuleringar, betyder att vi ser en verklig effekt - en som inte alls var uppenbar tidigare."

"Det är ett dubbelt slag, " sa Conrad Wasko, huvudförfattare till uppsatsen och postdoktor vid UNSW:s Water Research Centre. "Människor migrerar alltmer till städer, där översvämningarna blir värre. På samma gång, vi behöver tillräckliga flöden på landsbygden för att upprätthålla jordbruket för att försörja dessa växande stadsbefolkningar”.

Globala översvämningsskador kostade mer än 50 miljarder USD 2013; detta förväntas mer än fördubblas under de kommande 20 åren när extrema stormar och nederbörd intensifieras och ett växande antal människor flyttar till stadskärnor. Under tiden, jordens befolkning under de kommande 20 åren förväntas öka med ytterligare 23 % från dagens 7,3 miljarder till 9 miljarder – vilket kräver ökad produktivitet och därmed bättre vattensäkerhet. Minskningen av flöden som denna studie noterar gör detta till en ännu större utmaning än tidigare.

"Vi måste anpassa oss till denna framväxande verklighet, ", sa Sharma. "Vi kan behöva göra vad som gjordes för att göra tidigare obeboeliga platser beboeliga:konstruera avrinningsområden för att säkerställa stabil och kontrollerad tillgång till vatten. Platser som Kalifornien, eller stora delar av Nederländerna, frodas på grund av omfattande anläggningsarbete. Kanske behövs en liknande insats för att hantera konsekvenserna av ett förändrat klimat när vi går in i en era där vattentillgången inte är lika tillförlitlig som tidigare."

"Klimatförändringar fortsätter att ge oss obehagliga överraskningar, sa Mark Hoffman, UNSW:s dekan för teknik. "Ändå, som ingenjörer, vår roll är att identifiera problemet och utveckla lösningar. Att känna till problemet är ofta halva striden, och den här studien har definitivt identifierat en viktig."

Nederbördsdata som användes i studien samlades in från Global Historical Climatology Network, som innehåller poster från över 100, 000 väderstationer i 180 länder och förvaltas av U.S.A. National Oceanic and Atmospheric Administration. Flodflödesdata kom från Global Runoff Database, drivs av Tysklands Federal Institute of Hydrology, som förlitar sig på information om flodutsläpp som samlas in dagligen eller månadsvis från mer än 9, 300 stationer i 160 länder.