Två studier av Purdue University visar att urbanisering förändrar stormmönster och nederbördsmängder, belyser behovet av stadsplanering och infrastrukturdesign som tar hänsyn till hur landskapet kommer att påverka vädret.

I två separata tidningar, team ledda av Dev Niyogi, Indiana state klimatolog och professor vid avdelningarna för Agronomy and Earth, Atmosfärisk, och planetära vetenskaper, studerade stormmönster över kustmegastaden Mumbai, Indien, och den bergiga staden San Miguel de Tucumán, Argentina, för att avgöra hur stadsutvecklingen påverkade stormarna i dessa regioner. Mumbai-studien gjordes i samarbete med Indian Institute of Technology Bombay, medan studien i Argentina gjordes med University of Alabama i Huntsville.

Forskarna förväntade sig att se att Mumbais tillförda värme och byggnader avsevärt störde stormar. Men de förväntade sig att se liten påverkan i San Miguel de Tucumán eftersom terrängen runt staden är oländig, vilket sannolikt gör stormarna turbulenta innan de når staden.

I Mumbai, Niyogi sa, det urbana landskapet störde nederbörden, skapa fickor och band av regn som skulle intensifiera skyfall i vissa delar av staden. Mumbai och andra indiska städer har upplevt betydande översvämningar de senaste åren, möjligen förvärrat av hur städerna påverkar stormar. Forskarna fann också att stormarna organiserade sig över staden i kluster. Denna organisation visade att meteorologer borde fokusera på små, Områden på 100 kvadratkilometer med regnmätare eller satellitbilder för att på bästa sätt modellera framtida stormar.

Studien, publiceras i Vetenskapliga rapporter , använde satellitdata för att spåra stormmönster och modellera hur Mumbai ändrade dessa mönster. Niyogi sa att resultaten belyser behovet av att förstå hur vidsträckta stadslandskap kommer att påverka hårt väder, hjälpa till att informera översvämningsövervakningsinsatser och framtida kritiska infrastrukturbeslut.

"Att förstå hur dessa stormar förändras genom att interagera med en stad hjälper till att förbättra prognoserna, " Niyogi sa. "Men det ger också en uppfattning om hur infrastrukturdesign kommer att behöva övervägas eftersom städer kommer att ändra sina egna nederbördsmönster. Vi kan behöva tänka på saker som dagvattendränering och placeringen av avlopp, till exempel. Vissa delar av en stad kan få mer nederbörd, och det kan leda till översvämningar om man inte överväger korrekt planering."

San Miguel de Tucumáns stadsutveckling påverkade också regionala nederbördsmönster, enligt resultat publicerade i tidskriften Geofysiska forskningsbrev . Satellitdata och modeller visade att urbaniseringen resulterade i 20-30 procent mindre nederbörd i motvind av staden och en förskjutning österut av nederbörd mot vinden. På nytt, Niyogi sa att effekten städer kommer att ha på förändringar i nederbörden måste beaktas innan storskalig utveckling fortsätter i bergsregionerna där vatten redan är en knapp resurs.

"Även i komplex terräng, vi ser verkligen betydande förändringar som kommer från effekterna av staden, " sade Niyogi. "På lång sikt, när dessa bergssamhällen utvecklas och de försöker balansera utveckling och vattenbehov, deras landskapsförändringar kommer att ha en djupgående inverkan på vattentillgången."

Trots skillnader i varje studerad storm, nederbörden i Mumbai och San Miguel de Tucumán föll båda i ganska förutsägbara mönster – band eller fickor av kraftigt regn i Indien och en kant av staden i Argentina.

"Det här är mycket komplexa miljöer, ändå ser vi att dessa stormar vackert organiserar sig i fina strukturer som vi kan förstå, ", sa Niyogi. "Nästan allt runt omkring oss verkar kaotiskt och oförutsägbart, ändå ser vi dessa mönster dyka upp i de naturliga systemen. Det betyder att vi inte behöver studera varje storm i varje situation. Lösningar kan komma från ögonblicksbilder av vår förståelse och kanske ha universell giltighet. Denna likhet hjälper till att utveckla modeller och vägledning som kan ha bred användbarhet när vi designar prediktionssystem för nästa generations städer och deras infrastruktur."