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        2021年夏天的最后一周，飓风艾达从墨西哥湾出现，几乎直接转向东北，横扫南方，前往宾夕法尼亚州、纽约州、新泽西州和康涅狄格州。

        在异常大雨的推动下，落在最近两次大风暴仍饱和的地面上，艾达最终将在该地区开辟一条毁灭之路。新泽西州的一些城镇在24小时内降雨量高达9英寸，势不可挡排水能力；地铁区的地铁、火车站和轨道被淹了好几天，导致公共交通瘫痪。

        总而言之，艾达将造成约750亿美元的总损失，并造成112人死亡，其中新泽西州32人，纽约州16人。

        然而，飓风在纽约州可能会更糟。

        这是史蒂文斯教授和戴维森实验室研究员Philip Orton与博士生Shima Kasaei和两位美国。 地质调查局 （USGS） 研究人员最近在一家主要期刊上发表了对那次飓风的新模拟。

         这些类型的模拟和模型对于机构和社区官员在提前应急计划和极端事件响应方面非常有价值。

         “该市的部分地区，包括我们研究的肯尼迪机场周边地区，都没有受到最糟糕的影响，”极端天气和海平面建模专家 Orton 指出。

         “如果风暴的路径只是改变了向东 30 英里，它仍然会浸透新泽西州的城市中心，但会产生更多的降雨、更高的水位、更强的洪水，以及——可以假设——纽约市的额外人员伤亡和财产损失。

         更全面的情况、最好的情况和最坏的情况

         为了调查艾达的不寻常性质以及它可能以不同的方式发挥作用，该团队首先调整了用于预测区域沿海风暴的受人尊敬的建模系统，然后投入工作影响。 位于马萨诸塞州伍兹霍尔的伍兹霍尔沿海和海洋科学中心的

         USGS 研究人员于 2010 年开发并首次推出了该系统，该系统被称为 COAWST（耦合海洋-大气-波浪-沉积物输送）。

        “顾名思义，COAWST 将四个最重要的风暴因素和力集成到一个模型中，”Orton 说。 “没有其他模型将海洋潮汐、降雨、波高和浪涌以及沙子和沉积物的数据和模拟相结合运动。

        ：但即使是这个复杂的模型也没有捕捉到所有重要因素。 特别是，沿海灾害模型很少纳入“冲积洪水”的影响：当大雨直接落在陆地表面，然后流走时发生的那种。 在城市地区，降雨和径流会在街道顶部和低洼地区迅速积累和加深。

         “同时发生的涨潮、风暴潮、河流上涨、暴雨和地表溢流的综合影响是已知的作为 '复合洪水' 。 这特别危险——但也很难预测，因为涉及所有变量，“Orton 解释说。

         为了模拟冲积效应，研究小组改进了 COAWST 的部分内容，将降雨水量直接整合到模型的基本方程中，并得到洪水深度。

         研究人员随后将目光投向了纽约长岛的牙买加湾地区——一个人口稠密的地区，容易受到沿海洪水和降雨洪水，因此是应用新模型帮助改进预报和应急管理的有用位置 - 将该模型应用于测试其对该市有史以来最严重降雨事件的潜力。

         结果：第一张向公众发布的艾达洪水地图，覆盖了一个人口稠密的城市流域，居民超过 200 万。

         在一项额外的敏感性分析中，该团队随后模拟了风暴的主要路径向东移动（这将考虑到风暴路径，导致洪水模型区域内的降雨强度更高），并且还向北导致降雨率较低。

         事实上，该模型表明，这场风暴对纽约市的南皇后区和南布鲁克林社区来说可能会好得多（或更糟）。 作为基线，新调整的模型显示，8.8 平方英里和 4621 座建筑物受到超过 1 英尺深的洪水的影响。

         这很糟糕，但事实证明，改变参数甚至更戏剧化。

         “在最坏的情况下，即更东的风暴路径，整个牙买加湾流域地区每小时都会经历极端的降雨强度，风暴期间平均降雨量约为 9 英寸（24 厘米），”Orton 说。 “结果，深度洪水的面积扩大到 24 平方英里和 5907 座建筑物。” 然而，在最好的情况下，该流域的总降雨量可能会减少 60%，平均更接近 2.5 英寸——常见的暴雨事件，如果系统和基础设施可以更好地处理。

         研究人员还模拟了各种替代潮汐条件，因为艾达最严重的潮汐实际上发生在相对较低的潮汐和下降的潮汐期间。 结果表明，涨潮可能会略微增加某些地区的洪水，例如牙买加湾的东西海岸和汉密尔顿海滩。

         “这些发现强调了该模型在表示复合洪水方面的效用我们小组最近表明的事件，例如飓风，可以带来极端降雨和风暴潮，“Orton 说。 “捕捉这种复合效应尤为重要，因为随着海平面的持续上升，预计复合洪水将变得更加常见和重要。”