Вчені змоделювали вплив форми міста і його близькість до узбережжя на частоту та інтенсивність опадів. Виявилося, що в круглих містах дощі йдуть частіше і інтенсивніше, ніж у квадратних і трикутних, найбільш виражений цей ефект в прибережних містах. Дослідження опубліковано в.
Міста дуже впливають на клімат. Крім іншого, забудова будівлями впливає на те, наскільки часто інтенсивно йдуть дощі як в самому місті, так і в його околицях. Масиви висотних будинків змінюють шорсткість рельєфу, що позначається на повітряних і теплових потоках. Крім того, місто впливає на баланс вологи між землею і атмосферою.
При цьому самі міста залишаються вразливі для проливних дощів, оскільки непроникність асфальту і бетону збільшує ризики повеней. Глобальна зміна клімату в майбутньому лише посилить цю проблему. Оскільки глобальна тенденція до урбанізації збережеться в осяжному майбутньому, важливо дослідити вплив міського середовища на характер опадів і враховувати отримані висновки при плануванні забудови. Більшість робіт оцінюють вплив розміру і швидкості зростання міст на кількість дощів, тоді як про вплив форми міст відомо мало.
Група кліматологів з Гонконгу, Китаю і США під керівництвом Цзячуань Ян (Jiachuan Yang) з Гонконгського університету науки і технології вирішила звернути увагу саме на цей аспект проблеми. У своєму дослідженні вчені змоделювали утворення опадів у містах однакової площі, але різної форми: трикутний, квадратний і круглий. Виявилося, що в останньому типі міст опади випадають частіше, а їх інтенсивність істотно вища, ніж у двох інших. Ефект більш виражений для прибережних міст, де контраст між морським і міським повітрям призводить до більш сильної конвекції.
Автори використовували для симуляцій вже традиційну модель дослідження і прогнозу погоди (Weather Research and Forecast, WRF), розроблену в Національному центрі атмосферних досліджень США. В її основі лежить чисельне рішення рівнянь гідротермодинаміки атмосфери, що враховує процеси у верхньому шарі суші і води. Для цього моделюваний простір розбивається на сітку з адаптивною системою координат. При цьому процеси підсіткового масштабу враховуються неявно за допомогою параметризації. Одним з таких прийомів параметризації став метод великих вихорів (Large Eddy Simulation, LES), який використовували автори.
У кожному випадку вчені розглядали обчислювальний домен розмірами 120 ст.1 120 ст.1 20 кілометрів (останній параметр - висота) з кроком півкілометра, в центрі якого розташовувалося місто. Площі міст були однаковими і рівними 400 квадратним кілометрам. Це відповідало квадратному місту зі стороною 20 кілометрів, круглому - з діаметром 23 кілометри і місту у вигляді рівностороннього трикутника - зі стороною 30 кілометрів. Для симуляції прибережності міст південно-східна частина домену була покрита водою.
Домени мали координати 30 градусів північної широти і 0 градусів східної довготи для відтворення кількості опадів у субтропічному кліматі. Модель передбачала, що сільський район, що оточує місто, покритий зрошуваними орними землями і пасовищами, а самі міста володіють низькою щільністю, будівлями висотою п'ять метрів і вулицями завширшки вісім метрів. Частка непроникної поверхні склала 50 відсотків, а питома потужність антропогенної генерації тепла - 20 ватт на квадратний метр. Крім того, автори враховували добовий цикл сонячної радіації, що відповідає такому 22 липня, а також не включали в модель вітер.
В результаті симуляції показали, що для міст, розташованих всередині суші, їх форма, хоч і впливає на добові опади, але досить несуттєво. По-іншому ситуація з прибережними містами. Автори виявили, що в цьому випадку в круглих містах випадає опадів на 22 відсотки, а в квадратних - на 8 відсотків більше, ніж у трикутних. Також вони з'ясували, що ранковий пік інтенсивності дощів у круглих містах на 78 відсотків вище, ніж у трикутних. В останніх, однак післяобідні дощі проливаються раніше, ніж в інших конфігураціях.
Вчені пояснюють результати тим, як саме в розглянутих містах відбувається зустріч різних потоків повітря, що призводить до дощу. Якщо кругле місто дозволяє повітряним масам, що надходять з усіх напрямків, сходитися в центрі, то в містах з кутами ця картина порушується. У них частина потоків зустрічається раніше, а тому й інтенсивність дощів в цілому не настільки пікова. Автори, однак, зауважують, що в реальності на погоду в конкретному місті впливає безліч факторів, роль частини з яких ще належить з'ясувати в майбутньому.
Раніше ми розповідали, як фізики вивчили вплив стохастичності надлишкових зарядів у водних краплях на їх тяжіння один до одного. Виявилося, що цей механізм здатний прискорити утворення дощу в середньому на одну хвилину.