Atlanta, Ga., var regnigt i september 2009. Mycket, mycket regnigt. Vatten strömmade från himlen i dagar. I en 24-timmarsflod föll mer än 53 centimeter (21 tum) regn.
Normalt sköljer regn av stadens trottoar till rännor. De där rännorna leder till stormavlopp. Och stormavlopp bör leda vattnet genom rör till lokala floder och bäckar. Men 2009 var avloppen inte tillräckligt stora.
Vägar blev floder. Hem översvämmade. Berg-och dalbanor på den lokala nöjesparken Six Flags hamnade i vatten. Översvämningen orsakade uppskattningsvis en halv miljard dollar i skada. Tragiskt nog dog 10 personer.
På så sätt cirkulerar vatten från marken upp i luften och tillbaka igen, om och om igen. Såvida det inte faller på en stad.
Städer förändrar vattnets kretslopp på flera stora sätt, förklarar Shepherd. En är deras absorption av värme. I städer ersätter ofta trottoar, betongbyggnader och mörka takhus träd och annan växtlighet. Träd brukade kyla marken. Men vägar och byggnader absorberar och håller nu värme. Detta skapar vad som har kommit att kallas urbana värmeöar. Dessa områden kan vara mycket varmare än den närliggande landsbygden.
Bilar, luftkonditionering och industriell verksamhet tillför också värme till staden. Denna värme tenderar att lämna städer på natten. Men betongen och asfalten avger sin absorberade värme långsammare än vad jord eller växter gör. Så kvällarna förblir varmare i städer än i närliggande förorts- och landsbygdsområden.
Förklarare: Urban värmeöar och hur man kyler dem
En stads byggnader, trafik och människor släpper också ut föroreningar i luften. Dessa aerosoler kan fungera som frön runt vilka molndroppar bildas. Höga byggnader kanaliserar också luft uppåt, förklarar Shepherd. Dessa strömmar pressar upp varm luft ännu längre, där den kan svalna och kondensera för att bilda moln. Slutligen, “städer har visat sig få stormar att splittras och svänga runt dem. Vi förstår inte nödvändigtvis processen”, säger Shepherd, ”men vi har sett det hända.”
De fyra sakerna – heta städer, höga byggnader, föroreningar och stormuppdelning – förändras om och var regnet faller över en stad. “Du behöver något för att lyfta luften, du behöver luften för att vilja stiga när du väl lyfter den,” säger Shepherd. Den heta stadsluften vill stiga, och byggnaderna hjälper till att hissa upp den. Moln börjar bildas. Och där det finns tillräckligt med fukt, säger han, skapar dessa förhållanden bonusmoln och regn.
Från avgasrör till åskväder
Under många studier har Shepherd och hans kollegor visat att vissa städer verkligen får mer regn på vissa platser än vad som förväntas. När vindarna pressar de bildade molnen, tenderar dessa regn att falla något i motvind från stadens centrum. Houston, Texas, till exempel, får 25 procent mer regn än den omgivande landsbygden.
Andra forskare har bekräftat den urbana regneffekten på platser som Kina och andra delar av Asien. Hiroshi Okochi är en av dem. Han är miljökemist vid Waseda University i Tokyo, Japan. På en timme kan kraftiga regn falla 3 cm – eller mer än en tum – regn. I Tokyo, säger han, “har antalet kraftiga nederbörd under ett decennium nästan fördubblats.”
Okochi är särskilt angelägen om kemikalier som svaveldioxid och kväveoxider. Tokyo har en mycket stor hamn. Avgaserna som spys ut av fartyg där producerar cirka 70 procent av svaveldioxiden i luften, konstaterar han. Kväveoxid kommer från fordonsavgasrör. I varm stadsluft reagerar dessa kemikalier snabbt med andra partiklar i luften. Kemikalier som svavelsyra och salpetersyra bildas. Dessa kemikalier hjälper inte bara till att bilda moln, utan också att göra molnvattnet surare. Har du någonsin hört talas om surt regn?
Partiklarna i luftföroreningar kan hjälpa till att bygga fler regnmoln, vilket leder till mer regn i städer som Tokyo, Japan.
Koukichi Takahashi / EyeEm/Getty Images Plus
Blandningen av urban värme och luftföroreningar har ökat nederbörden över Tokyo, har Okochi och hans kollegor upptäckt. På grund av luftföroreningarna är detta kraftiga regn surare än normalt regn skulle vara. Forskarna publicerade sina resultat för tre år sedan i Atmospheric Research.
När det regnet faller, konstaterar Shepherd, har du det sista problemet: var det hamnar. Till skillnad från jord absorberar inte asfalterade ytor regn. Istället rinner det vattnet bort från gator och ut i avlopp och stormavlopp. I kombination med stormar som har förstärkts av klimatförändringarna kan resultatet bli djupa och farliga översvämningar. Som september 2009 i Atlanta.
Förklarare: Jordens vatten är allt sammankopplat i ett stort kretslopp
Regnet kommer inte att falla jämnt över en stad. Vissa områden blir varmare och blötare än andra. Människor som bor på dessa platser kommer att lida mer än de på andra håll. Och de som drabbas är mer benägna att vara låginkomsttagare och färgade, finner Shepherd och Debbage.
Det beror delvis på historien, förklarar Shepherd. En del av dessa människor hade inte tillgång till mer värdefull mark. “Så de fastnar ofta på platser som, du vet, är mer översvämningsbenägna.”
Regn, regn, rinna bort
Våren 2016 inspekterade en grupp elever från Furr High School avloppen från Houston gatuavlopp som de gick förbi varje dag och tog prov på avloppsvattnet. Dessa avlopp fungerade inte särskilt bra.
Deras stadsdel, Manchester, ligger precis vid Houston Ship Channel. Fabriker och andra industrianläggningar kantar denna vattenväg. Det är ett område som svämmar över även efter normala regn.
Tonåringarna studerade var stormvattnet tog vägen och hur förorenade de var. De brainstormade också hur deras grannskap skulle kunna minska denna översvämning. De hoppades kunna ta bort några asfalterade tomter och ersätta dem med grönområden — parkliknande marker som kunde suga upp extra vatten.
Två av Hendricks gymnasieelever kollaboratörer stirrar in i en stormbrunn. Eleverna föreslog olika sätt att minska de frekventa översvämningarna i deras grannskap.M. Hendricks
Oavsett var det regnar i en stad måste det flöda någonstans. Ofta hamnar det i ett dagvattensystem. Det är en serie galler eller hål utskurna i gator och rännor som samlar vatten under jorden. Så småningom flyttar detta vatten till floder och bäckar. Dessa system försummas ofta, förklarar Marccus Hendricks. “Det regnar inte varje dag”, säger han. “Systemen är utom synhåll och utom sinnet.”
För fem år sedan var Hendricks doktorand vid Texas A&M University i College Station. Då handlade han och hans kollegor tonåringarna när dessa elever utvecklade sina planer.
Grönområden gör mer än att begränsa översvämningar. De gör också samhällen motståndskraftiga, säger Hendricks – bättre kapabla “att anpassa sig till förändrade omständigheter.” Ju bättre samhällen kan hantera dagvatten nu, desto bättre kommer de att kunna begränsa framtida katastrofer.
Hendricks publicerade arbetet han gjorde med Houston-studenterna för tre år sedan i Internationell Journal of Disaster Resilience in the Built Environment. Vid ungefär samma tid delade hans team också på lektionerna det lärde sig i Landscape Journal
.
Hendricks studerar nu miljöplanering vid University of Maryland i College Park. “Jag är skyldig min karriär till en besättning av briljanta gymnasieelever i den östra delen av innerstaden Houston,” säger han. En dag hoppas han att de tidigare tonåringarna kommer att se Houston anta sina förändringar. Då kan deras grannskap översvämmas mer sällan.
Hendricks (mitten till vänster, i rödbrunt) hjälper till att koordinera en grupp av gymnasieelever som studerar dagvatten. Tonåringarna lärde sig om översvämningar och dagvattensystem och utarbetade planer för att kontrollera vattenflödet nära sina hem. M. Hendricks
Förhindra en översvämmad framtid
Vattenförvaltning har “varit under jord under lång tid”, säger Lauren McPhillips. Om inte din källare eller gata svämmar över, säger hon, “tänker du inte på det. Det händer någon annan.” McPhillips är hydrolog vid Pennsylvania State University i State College. Hon utforskar hur städer kan hantera extrema regn.
Vissa samhällen installerar trottoarer som låter vatten rinna genom dem istället för över dem, säger hon. Det finns också trädlådor i trottoarer med extra jord och rör under — små regnträdgårdar på en gata i staden.
Butiker och gallerior köper in sig dammar och regnträdgårdar för översvämningskontroll
Och på vissa ställen, säger hon, kan din basketplan eller fotbollsplan översvämmas – med avsikt. “Om vi kan designa den här basketplanen så att den också håller vatten under en riktigt stor storm,” säger McPhillips, “kan du fortfarande spela basket 99 procent av tiden.” Men när kraftiga skyfall hotar kan den här webbplatsen “kan hålla tillbaka lite vatten och förhindra översvämningar.”
Människor kan bygga om efter översvämningar, förstås. De kan rena förorenat vatten. Men det vore bättre om de inte behövde det.
“Jag tror att vi inte känner igen bördan av att behöva vara motståndskraftig,” säger Hendricks. “Samhällen som har stått inför risker och levt i utkanten av samhället så länge är till sin natur motståndskraftiga.” Men, noterar han, det finns också “en börda förknippad med att behöva studsa tillbaka.” Att bygga om kostar pengar och tid, vilket inte alla samhällen har.
Om städer är välbyggda – med grönområden, regnträdgårdar och sätt att bromsa flödet – kanske de kan hantera bonusregnet som städer kan främja. Stadsplanerare “inser att stormavloppssystemet som designades för ett sekel sedan inte kan hålla det vattnet. De behöver något annat, säger McPhillips. Dagvattensystem byggs ofta inte om på årtionden, eller till och med århundraden. Och vetenskapen säger nu att städer inte längre kan klara sig med stormsystem som är utformade för att hantera de regn som de ser idag. De kommer att behöva planera för hetare städer och de mer extrema skyfallen som sannolikt kommer att inträffa 100 år i framtiden.
Leave a Reply