为什么如此多历史罕见的风暴袭击卡罗来纳州？

飓风海伦造成致命和破坏性的洪水2024 年 9 月 26 日至 29 日席卷东南部时，横扫了北卡罗来纳州西部的大片地区，最严重的洪水发生，降雨量超过平均每 1000 年一次的预期水平。

但这并不是北卡罗来纳州今年的第一次1000年以来的暴雨。九月中旬，一场缓慢移动的无名风暴产生了超过一英尺的降雨量更靠近大西洋海岸。这场风暴淹没了以下地区已经被热带风暴黛比淋湿了八月。

作为大气科学家和国家气候学家，我们认为公众了解以下风险非常重要可能会发生。当气候变化改变了风暴产生和滋生的条件时，情况尤其如此。以下是科学家计算风暴概率的方法，以及为什么像 1000 年一遇的风暴这样的事件在某些地方发生的频率可能比该术语所暗示的要频繁得多。

根据过去预测未来

降雨重现期的估计？给定规模的风暴之间平均间隔多长时间？来自美国国家海洋和大气管理局，国家气象局所在地。 NOAA 在一系列报告中发布了这些预测，称为阿特拉斯 14。建筑师和工程师使用它们来设计建筑物、水坝、桥梁和其他设施以承受。

这些估计使用过去的降雨量数据来计算给定地点发生不同规模暴雨的频率。在收集了数十年历史降雨观测数据的地方，可以以非常高的置信度计算平均每年一到两次超出的降雨量。

然后，专家们使用统计方法来估计更大降雨量发生的频率。随着金额越来越大，计算变得越来越不精确。但仍然可以对非常罕见的降雨事件做出合理的估计。

结果是任何给定年份中给定地点降雨一定量的平均概率。如果一场在 24 小时内产生 6 英寸（15 厘米）降雨量的风暴在任何一年发生的概率为 1%，那么我们预计这样的风暴每 100 年发生一次，因此其重现期为 100年。任何一年发生概率为 0.1% 的事件预计平均每 1000 年发生一次，因此被称为 1000 年事件。

这不是“一劳永逸”

诸如“100 年事件”或“1000 年事件”之类的术语的问题在于，许多人听到它们后会认为它们的意思是 99 或 999 年内不会再发生同样规模的风暴。这是一个合理的结论，但却是错误的。每场风暴都是一个单独的事件，因此，仅仅因为一场风暴变得异常大，并不意味着一年后的另一场风暴也不会超过这种可能性。

想象一下您正在掷一对骰子。掷出一对 6 的几率很小？只是1 分 36，或略低于3%。但如果你再次掷骰子，几率不会改变？这次掷骰子的几率与之前的几率相同。

传达暴风雨几率的更准确方法是考虑年度超标概率，即在任何一年中发生给定规模暴雨的可能性。 1000年一遇的风暴在任何一年发生的概率为0.1%，并且下一年和后年再次发生的概率相同。

由于美国是一个大国，我们应该预计每年都会出现一系列概率为 0.1% 的暴雨。在任何特定地点发生此类风暴的可能性极低，但在某个地方发生风暴的可能性却相当高。

换句话说，即使您所在的位置不太可能经历 1,000 年一遇的风暴，该国某个地方每年也可能会出现 1,000 年一遇的风暴。

不同地区遭遇不同类型的风暴

在现实世界中，实际的暴雨并不是随机分布的；而是随机分布的。它们是雷暴和飓风等大气过程的结果，这些过程是由地方和区域气候模式。因此，一张真实的 1000 年暴雨地图将显示反映东海岸飓风、西海岸大气河流以及雷暴系统形成的大平原雷暴复合体的集群。

风暴类型很重要，因为它们有不同的持续时间。几乎所有罕见的 1 小时极端降雨事件都与雷暴有关，而持续 48 或 72 小时的极端降雨事件通常是由飓风或其残余造成的。

经常受到飓风和热带风暴影响的北卡罗来纳州和南卡罗来纳州近年来发生了多起极端降雨事件。他们包括2015年10月创纪录的暴雨在南卡罗来纳州；飓风马修2016年；飓风佛罗伦萨2018 年；前面提到的无名风暴2024 年 9 月；现在，飓风海伦。

事实上，自 2002 年以来，美国最大地区降雨量达到 1000 年量级的三场风暴都袭击了卡罗来纳州：2015 年 10 月的风暴、 佛罗伦萨和海伦。

加载天气骰子

为什么在短短几年内就袭击了卡罗来纳州，从历史上和统计上看，如此多的风暴应该是极其罕见的？有两个主要原因，而且是相关的。

首先，估计罕见事件的概率需要越来越多的数据。 NOAA 对卡罗莱纳州的 Atlas 14 上次更新是在 2006 年，这些计算仅使用了 2000 年的数据。

随着更多的风暴发生和收集到更多的数据，估计结果会​​变得更加可靠。鉴于可靠的降雨量测量只能追溯到大约 100 年前，卡罗来纳州出现如此多降雨的真实概率可能被低估了到现在为止。

其次，这些统计数据假设气候没有变化，但我们知道它正在变化。尤其是沿海地区，强降雨频发因人为气候变化而增加。温暖的空气可以容纳更多的水分，而温暖的海洋则提供这些水分作为强降雨的燃料。

结果，气候变化导致了现在极为罕见的暴雨更有可能。尽管卡罗莱纳州近年来可能特别不幸，但骰子也正面临着更大的降雨——这一趋势给应急准备和恢复带来了重大挑战。

NOAA 目前正在开发阿特拉斯 15，这将用最新的数据更新当前的估计，并将纳入以下因素的影响：。该机构还计划现代化其对相关数量的估计，称为可能的最大降水量，这是对某个地点可能发生的最坏情况降雨量的估计。

工程师利用这些估计来设计大型关键设施，例如水坝，这些设施可以抵御在其所在地最坏的降雨情况下可能发生的洪水。由于迫切需要规划交通基础设施以处理佛罗伦萨和海伦等更多活动，北卡罗来纳州开发了自己的 Atlas 15 版本。

这些更新将提供可用于更好的规划和决策。即便如此，极端仍将是一个重大危害，对许多美国社区产生重大影响。

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