Houston, den fjärde största staden i landet med en ekonomi av storleken på Sverige, och många andra städer och städer i sydöstra Texas har ödelagts av skyfallen och översvämningarna orsakade av orkanen Harvey. Uppskattningar ger total nederbörd i vissa områden så höga som 52 tum, krossade rekordet för högsta nederbörd från en enda storm på det kontinentala USA. Förlusterna fortsätter att öka när hjärtskärande historier dyker upp om den mänskliga belastningen av den katastrofala händelsen. Innan det är över, Harvey kan påverka så många som 13 miljoner människor längs Texas och Louisianas kuster.

Stanford-forskare delar med sig av sitt perspektiv på orsakerna och effekterna av Harvey och vad framtiden har att erbjuda.

• Noah Diffenbaugh är professor i jordsystemvetenskap vid Stanford School of Earth, Energy &Environmental Sciences och Kimmelman Family Senior Fellow vid Stanford Woods Institute for the Environment.
• Newsha Ajami är chef för stadsvattenpolitik vid Stanford's Water in the West-programmet och är medledare för Urban Water Systems &Institutions Thrust vid NSF-ReNUWIt Engineering Research Center.
• Charles Kolstad är senior fellow vid Stanford Woods Institute for the Environment, Stanford Institute for Economic Policy Research och Stanford Precourt Institute for Energy.

Hur påverkar klimatförändringarna frekvensen och svårighetsgraden av extrema händelser som orkanen Harvey?

Diffenbaugh:När det gäller orkanen Harvey, vi kommer inte att veta hur mycket inflytande klimatförändringarna hade på just denna händelse förrän vi kan göra en formell vetenskaplig analys av förhållandena och omständigheterna. Dock, det finns ett antal testbara hypoteser. Vi vet att havstemperaturerna har värmts upp och havsnivån har stigit, så vi kan analysera hur mycket dessa förändringar bidrog till stormens styrka och svårighetsgrad. Vi vet att atmosfären har värmts upp och håller mer fukt, och vi kan analysera om den ökande vattenångan i luften hade en effekt på mängden nederbörd som denna storm producerade. Vägen som stormen tog var ovanlig – vi har nyligen utvecklat ett ramverk för att testa om oddsen för den typen av specifika atmosfäriska förhållanden har förändrats som ett resultat av den globala uppvärmningen.

Som vetenskapsmän, vi tenderar att vara mycket konservativa när vi föreskriver påverkan av global uppvärmning på extrema händelser. Att vara försiktig för oss innebär att vi antar att klimatförändringarna inte har någon effekt på extrema händelser, och sedan avvisa detta antagande bara inför ett överflöd av vetenskapliga bevis. Så i detta skede kommer du att höra massor av forskare vara mycket konservativa när det gäller att dra några slutsatser. Men när det gäller planering för framtiden för städer som Houston, det är viktigt att komma ihåg att vi redan har berg av bevis för att extremerna ökar, och att den globala uppvärmningen ökar oddsen för händelser som faller utanför vår historiska erfarenhet.

Hur bidrog dagvattenhanteringen eller bristen på det till de höga översvämningarna i Houston och omgivande områden?

Ajami:Konstruktionen i våra städer och stadsområden är ganska stela och inte tillräckligt flexibel för att lätt kunna hantera och återhämta sig från naturkatastrofer. Houston är inget undantag. Konventionell stadsdesign och utveckling har förändrat vår markanvändning, härda det naturliga landskapet genom att ersätta träd, vegetation och naturlig miljö med byggnader, vägar, motorvägar och annan infrastruktur som i slutändan påverkar naturliga infiltrationshastigheter, ökar förorenat avrinning i städer och leder till översvämningar i städer under extrema väderhändelser. Utvecklas i översvämningszoner och täcker städer med ogenomträngliga ytor som asfalt, betong och andra byggmaterial hjälper inte och förvandlar våra städer till badkar med mycket begränsad absorptionsförmåga att lita på.

Även om omfattningen av översvämningar orsakade av orkanen Harvey är enorm – en 500-årig översvämning som förde med sig 9 biljoner liter vatten – om staden hade en mer strategisk dagvattenhanteringsplan som bättre passar vår klimat- och hydrologiska verklighet under 2000-talet, det kunde ha bidragit till att minska dess sociala och ekonomiska konsekvenser. Detta var inte första gången Houston drabbades av en extrem översvämningshändelse och kommer inte att vara sista gången. Förhoppningsvis kommer vi inte att närma oss det som en förbigående händelse utan snarare som en möjlighet att förändra samtalet kring urban vattenutveckling och hur den behöver spegla vår "nya normal".

Kommer den ekonomiska effekten av orkanen Harvey på Houston att likna det vi såg efter Katrina?

Kolstad:Den ekonomiska effekten kommer att likna Katrina, även om Houston är en större stad. Det finns tillfälliga förskjutningar där människor inte arbetar och måste skydda sig någon annanstans, såväl som permanenta förskjutningar, som inkluderar förluster av arbetstillfällen och att faktiskt behöva flytta från området. Det finns också fysiska skador på egendom, vilket kan innebära enorma kostnader att reparera, och viss egendom kan i slutändan behöva överges. Förlusten för enskilda blir stor eftersom mycket av skadan är oförsäkrad.

Den privata försäkringsmarknaden har svarat på den ökade risken från klimatförändringar och det kommer att fortsätta. Men översvämningsskador täcks i allmänhet inte av privata försäkringar. Det är den statliga försäkringsmarknaden, ofta subventionerad, som kommer att få en stor träff. Det är på grund av en politiskt slingrande översyn.

Hur bestäms sannolikheten för extrema händelser? Vad är en "500-års" eller "100-års" översvämning om det händer oftare än så?

Diffenbaugh:Dessa siffror är verkligen sannolikheter. När du hör att det här är en 100-årsflod, vad det egentligen betyder är att forskare och ingenjörer har sett tillbaka på den observerade historien om översvämningar, och de har beräknat att denna nivå översvämning är den 99:e percentilen av den statistiska fördelningen.

Det som vår forskning fokuserar på är att testa om förändringar i klimatsystemet har påverkat sannolikheten att överskrida den fördelningen. Vad vi fann är att klimatförändringarna redan har ökat oddsen för att rekordsätta heta händelser i 80 procent av det globala området med tillförlitliga data, och ökade oddsen för rekordinställande våta och torra händelser i ungefär hälften av området.

Observationsdata är ofta ganska korta. Beräkningar av sannolikheten för översvämningar som denna görs ofta med antagandet att klimatförhållandena är stationära. Men vi har nu betydande bevis för att klimatet inte är stationärt, och oddsen för att möta händelser som är mer extrema än vår historiska erfarenhet ökar i själva verket. Att vara motståndskraftig och förberedd kräver planering kring den "nya normalen".

Vad behöver andra städer i USA göra för att förbereda sig för översvämningar av dagvatten från regnhändelser som detta?

Ajami:Det finns så många lösningar som kan anammas av städer och stadsområden för att göra våra samhällen mer motståndskraftiga mot framtida extrema regnhändelser. Våra städer och stadsområden kanaliserar dagvatten ut ur området så snabbt som möjligt genom ogenomträngligt landskap mot stormavlopp istället för att låta det absorbera lokalt, som inte bara kan undvika eller dämpa översvämningar utan också ge en möjlighet att lagra vatten under extrema regnhändelser som kan återanvändas senare som en alternativ vattenförsörjningskälla.

Städer bör utformas som svampar - att införa tillräckligt med gröna och naturliga utrymmen i sin nuvarande markanvändning för att skapa mer flexibilitet i hanteringen av nästa stora storm. Implementering av gröna och levande infrastrukturlösningar, som gröna tak, genomsläppliga trottoarer och grönområden som gör offentliga utrymmen till mångsidiga absorberande marker och infiltrationsbassänger, kan introducera mer motståndskraft till stadsområdena och minska effekterna av framtida extrema händelser. Översvämningsvattnet kan i slutändan ladda upp grundvattenbassängerna eller lagras i cisterner för framtida bruk. Det är viktigt att komma ihåg att denna strategi också kräver att samhället engagerar sig nära i processen genom att uppmuntra dem att implementera några av dessa metoder på sin fastighet och i framtida utvecklingsprojekt.