為什麼如此多歷史罕見的風暴襲擊卡羅來納州？

颶風海倫造成致命和破壞性的洪水2024 年 9 月 26 日至 29 日席捲東南部。最嚴重的洪水發生，降雨量超過平均每 1000 年一次的預期水準。

但這並不是北卡羅來納州今年的第一次1000年以來的暴雨。九月中旬，一場緩慢移動的無名風暴產生了超過一英尺的降雨量更靠近大西洋海岸。這場風暴淹沒了以下地區已經被熱帶風暴黛比淋濕了八月。

作為大氣科學家和國家氣候學家，我們認為大眾了解以下風險非常重要極端事件可能會發生。當氣候變遷改變了風暴產生和滋生的條件時，情況尤其如此。以下是科學家計算風暴機率的方法，以及為什麼像 1000 年一遇的風暴這樣的事件在某些地方發生的頻率可能比該術語所暗示的要頻繁得多。

根據過去預測未來

降雨重現期（給定規模的風暴之間的平均間隔時間）的估計來自美國國家海洋暨大氣總署，國家氣象局所在地。 NOAA 在一系列報告中發布了這些預測，稱為阿特拉斯 14。建築師和工程師使用它們來設計建築物、水壩、橋樑和其他設施以承受大雨。

這些估計使用過去的降雨量數據來計算給定地點發生不同規模暴雨的頻率。在收集了數十年歷史降雨觀測資料的地方，可以以非常高的置信度計算平均每年一到兩次超出的降雨量。

然後，專家使用統計方法來估計更大降雨量發生的頻率。隨著金額越來越大，計算變得越來越不精確。但仍然可以對非常罕見的降雨事件做出合理的估計。

結果是任何給定年份中給定地點降雨一定量的平均機率。如果一場在 24 小時內產生 6 英寸（15 公分）降雨量的風暴在任何一年發生的機率為 1%，那麼我們預計這樣的風暴每 100 年發生一次，因此其重現期為 100年。任何一年發生機率為 0.1% 的事件預計平均每 1000 年發生一次，因此被稱為 1000 年事件。

這不是“一勞永逸”

諸如「100 年事件」或「1000 年事件」之類的術語的問題在於，許多人聽到它們後會認為它們的意思是 99 或 999 年內不會再發生同樣規模的風暴。這是一個合理的結論，但卻是錯誤的。每場風暴都是單獨的事件，因此，僅僅因為一場風暴變得異常大，並不意味著一年後的另一場風暴不會超過這種可能性。

想像一下您正在擲一對骰子。擲出一對 6 的幾率很小——只是1 分 36，或略低於3%。但如果你再擲骰子，幾率不會改變——這次擲骰子的幾率與之前的幾率相同。

傳達風暴幾率的更準確方法是考慮年度超標機率，即在任何一年中發生給定規模暴雨的可能性。 1000年一遇的風暴在任何一年發生的機率為0.1%，且下一年和後年再次發生的機率相同。

由於美國是一個大國，我們應該預期每年都會出現一系列機率為 0.1% 的暴雨。在任何特定地點發生此類風暴的可能性極低，但在某個地方發生風暴的可能性卻相當高。

換句話說，即使您所在的位置不太可能經歷 1,000 年一遇的風暴，該國某個地方每年也可能會出現 1,000 年一遇的風暴。

不同地區遭遇不同類型的風暴

在現實世界中，實際的暴雨並不是隨機分佈的；而是隨機分佈的。它們是雷暴和颶風等大氣過程的結果，這些過程是由地方和區域氣候模式。因此，一張真實的 1000 年暴雨地圖將顯示反映東海岸颶風、西海岸大氣河流以及雷暴系統形成的大平原雷暴複合體的群聚。

風暴類型很重要，因為它們有不同的持續時間。幾乎所有罕見的 1 小時極端降雨事件都與雷暴有關，而持續 48 或 72 小時的極端降雨事件通常是由颶風或其殘餘造成的。

經常受到颶風和熱帶風暴影響的北卡羅來納州和南卡羅來納州近年來發生了多起極端降雨事件。他們包括2015年10月創紀錄的暴雨在南卡羅來納州；颶風馬修2016年；颶風佛羅倫斯2018 年；前面提到的無名風暴2024 年 9 月；現在，颶風海倫。

事實上，自 2002 年以來，美國最大地區降雨量達到 1000 年量級的三場風暴都襲擊了卡羅來納州：2015 年 10 月的風暴風暴、 佛羅倫斯和海倫。

加載天氣骰子

為什麼在短短幾年內就襲擊了卡羅來納州，從歷史和統計上看，如此多的風暴應該是極其罕見的？有兩個主要原因，而且是相關的。

首先，估計罕見事件的機率需要越來越多的數據。 NOAA 對卡羅萊納州的 Atlas 14 上次更新是在 2006 年，這些計算僅使用了 2000 年的數據。

隨著更多的風暴發生和收集到更多的數據，估計結果會變得更加可靠。鑑於可靠的降雨量測量只能追溯到大約 100 年前，卡羅來納州出現如此多降雨的真實機率可能被低估了到現在為止。

其次，這些統計數據假設氣候沒有變化，但我們知道它正在變化。尤其是沿海地區，強降雨頻繁因人為氣候變遷而增加。溫暖的空氣可以容納更多的水分，而溫暖的海洋則提供這些水分作為強降雨的燃料。

結果，氣候變遷導致了現在極為罕見的暴雨更有可能。儘管卡羅萊納州近年來可能特別不幸，但骰子也正面臨更大的降雨——這一趨勢為緊急準備和復原帶來了重大挑戰。

NOAA 目前正在開發阿特拉斯 15，這將用最新的數據更新目前的估計，並將納入以下因素的影響：氣候變遷。該機構還計劃現代化其對相關數量的估計，稱為可能的最大降水量，這是對某個地點可能發生的最壞情況降雨量的估計。

工程師利用這些估計來設計大型關鍵設施，例如水壩，這些設施可以抵禦在其所在地最壞的降雨情況下可能發生的洪水。由於迫切需要規劃交通基礎設施以處理佛羅倫薩和海倫等更多活動，因此北卡羅來納州開發了自己的 Atlas 15 版本。

這些更新將提供可用於更好的規劃與決策。即便如此，極端雨量仍將是一個重大危害，對許多美國社區產生重大影響。

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