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गर्म हो रहे शहरों में और बारिश हो सकती है — और बार-बार बाढ़ आ सकती है

वैज्ञानिक यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि अतिरिक्त वर्षा क्यों और कैसे करें

शहर बारिश होने पर अतिरिक्त पानी निकालने के लिए सिस्टम बनाते हैं। लेकिन जैसे-जैसे शहरी क्षेत्र गर्म और गीले होते जाते हैं - उन प्रणालियों के विफल होने की संभावना अधिक होती है।

gdagys/E+/Getty Images Plus

अटलांटा, गा., सितंबर 2009 में बारिश हुई थी। बहुत, बहुत बरसात। कई दिनों तक आसमान से पानी बरसता रहा। 24 घंटे के एक जलप्रलय में 53 सेंटीमीटर (21 इंच) से अधिक बारिश हुई।

आम तौर पर, बारिश शहर के फुटपाथ को गटर में धो देती है। वे गटर तूफान नालियों की ओर ले जाते हैं। और तूफानी नालों को पानी को पाइप के माध्यम से स्थानीय नदियों और नालों में प्रवाहित करना चाहिए। लेकिन 2009 में नाले इतने बड़े नहीं थे।

सड़कें नदियाँ बन गईं। घरों में पानी भर गया। स्थानीय सिक्स फ्लैग्स मनोरंजन पार्क में रोलर कोस्टर जलमग्न हो गए। बाढ़ से करीब आधा अरब डॉलर का नुकसान हुआ है। दुख की बात है कि 10 लोगों की मौत हो गई।

इस सवारी का अनुसरण करेंग्रेट अमेरिकन स्क्रीम मशीन जॉर्जिया मनोरंजन पार्क पर सिक्स फ्लैग्स पर। जॉर्जिया की 2009 की बाढ़ में, इस रोलर कोस्टर का 80 प्रतिशत हिस्सा पानी के नीचे समाप्त हो गया।

अधिकांश बारिश आने वाले तूफान मोर्चों के कारण हुई थी। सैकड़ों या हजारों किलोमीटर दूर से चलने वाली हवाओं के कारण बारिश के बादल सैकड़ों किलोमीटर तक जमा हो गए। मार्शल शेफर्ड ने शुरू में शर्त लगाई थी कि 2009 की अत्यधिक बाढ़ इन "बड़े पैमाने पर मौसम प्रक्रियाओं" के कारण थी। यह सिर्फ मौसम था, है ना?

गलत।

शेफर्ड एथेंस में जॉर्जिया विश्वविद्यालय में एक वायुमंडलीय वैज्ञानिक हैं। उन्होंने और उनके सहयोगी नील डेबेज ने 2009 की बाढ़ का अध्ययन किया। उन्होंने की एक श्रृंखला चलाईमॉडल - वास्तविक घटनाओं के कंप्यूटर सिमुलेशन। अटलांटा हमेशा उस सप्ताह बाढ़ आ जाती, उन्होंने पाया। लेकिन प्राकृतिक मौसम के पैटर्न की व्याख्या करने की तुलना में शहर में अधिक बारिश हुई -10 सेमी (3.9 इंच) अधिक। पक्की सतहों ने पानी को नीचे की ओर बहा दिया। इससे कुछ जगहों पर जमीन पर जमा हुई मात्रा में और 12 सेमी (4.7 इंच) की वृद्धि हुई। अन्य स्थानों पर, वे कुल बाढ़ के पांचवें हिस्से से अधिक का पता लगा सकते हैंशहर की विशेषताओं के लिए- गगनचुंबी इमारतें, डामर और कंक्रीट।

22 सितंबर, 2009 को अटलांटा रोड में बाढ़ आ गई। जॉर्जिया सरकार के सन्नी पेर्ड्यू ने अत्यधिक बाढ़ के कारण 17 काउंटियों के लिए आपातकाल की स्थिति जारी की। डेटा अब सुझाव देता है कि अटलांटा के शहरी बिल्डअप ने तेज किया होगा कि उस तूफान के दौरान शहर में कितनी बारिश हुई।जेसिका मैकगोवन / स्ट्रिंगर / गेट्टी छवियां

यह शहरी वर्षा प्रभाव का एक उदाहरण था - वह भूमिका जो शहर बारिश के समय और स्थान पर निभाते हैं। शेफर्ड बताते हैं, "शहरी क्षेत्र न केवल तूफानों में बारिश शुरू या संशोधित कर सकते हैं।" "वे कुछ मामलों में पहले से मौजूद बारिश प्रणालियों को बढ़ा या बढ़ा सकते हैं जो किसी और चीज के कारण होती हैं।"

उनका कहना है कि शहरों में बारिश हो सकती है।

जैसा कि अटलांटा और अन्य पहले से ही गर्म शहर और भी गर्म हो जाते हैं, उनकी गर्मी बारिश के तूफान को बढ़ावा दे सकती है। वह अतिरिक्त पानी अब उन क्षेत्रों पर गिर सकता है जहां बाढ़ की संभावना बढ़ रही है। वैज्ञानिक यह पता लगाने के लिए काम कर रहे हैं कि इस शहरी बारिश का कारण क्या है। और तूफानी नालों को देखकर और उस बाढ़ में बास्केटबॉल कोर्ट बनाकर, उन्होंने उन सभी अतिरिक्त पानी के प्रवाह में मदद करने के लिए रचनात्मक तरीके खोजना शुरू कर दिया है।

शहरी चूहे की दौड़ जल चक्र को कैसे खिलाती है

जैसे ही पानी का वाष्पीकरण होता है, भाप हवा में ऊपर उठने लगती है। जब यह हवा से टकराती है जो काफी ठंडी होती है, तो यह वाष्प छोटी बूंदों में संघनित हो जाती है। छोटी बूंदें "बीजों" के चारों ओर समूहीकृत होकर बड़ी बूंदों में एकत्रित हो जाती हैं - धूल या बर्फ के वायुजनित कण। हम उन एकत्रित बूंदों को बादलों के रूप में देखते हैं। एक बार जब बूंदें काफी भारी हो जाती हैं, तो वे बारिश, बर्फ, ओले या ओलों के रूप में वापस पृथ्वी पर गिर जाती हैं। वह पानी तब जमीन में समा सकता है, समुद्र पर गिर सकता है या नदी या झील में मिल सकता है। आखिरकार यह वाष्पित हो जाता है, एक बार फिर हवा में लौट आता है।

इस तरह जमीन से पानीसाइकिल हवा में और फिर से, बार-बार। जब तक कि वह किसी शहर पर न गिरे।

शेफर्ड बताते हैं कि शहर कई बड़े तरीकों से जल चक्र को संशोधित करते हैं। उनमें से एक गर्मी का अवशोषण है। शहरों में, फुटपाथ, कंक्रीट की इमारतें और अंधेरे छत वाले घर अक्सर पेड़ों और अन्य वनस्पतियों की जगह लेते हैं। पेड़ जमीन को ठंडा करते थे। लेकिन सड़कें और इमारतें अब गर्मी को अवशोषित और धारण करती हैं। यह वह बनाता है जिसे शहरी ऊष्मा द्वीप के रूप में जाना जाता है। ये क्षेत्र आस-पास के ग्रामीण इलाकों की तुलना में कहीं अधिक गर्म हो सकते हैं।

कार, ​​एयर कंडीशनर और औद्योगिक गतिविधियां भी शहर में गर्मी बढ़ाती हैं। यह गर्मी रात में शहरों को छोड़ देती है। लेकिन कंक्रीट और डामर अपनी अवशोषित गर्मी को मिट्टी या पौधों की तुलना में अधिक धीरे-धीरे छोड़ते हैं। इसलिए आसपास के उपनगरीय और ग्रामीण स्थलों की तुलना में शहरों में शामें गर्म रहती हैं।

एक शहर की इमारतें, यातायात और लोग भी हवा में प्रदूषक उत्सर्जित करते हैं। इनएयरोसौल्ज़ बीज के रूप में काम कर सकते हैं जिसके चारों ओर बादल की बूंदें बनती हैं। शेफर्ड बताते हैं कि ऊंची इमारतें भी हवा को ऊपर की ओर ले जाती हैं। ये धाराएँ गर्म हवा को और भी ऊपर धकेलती हैं, जहाँ यह ठंडी और संघनित होकर बादलों का निर्माण कर सकती हैं। अंत में, "शहरों को तूफानों को विभाजित करने और उनके चारों ओर घूमने के लिए दिखाया गया है। हम आवश्यक रूप से इस प्रक्रिया को नहीं समझते हैं," शेफर्ड कहते हैं, "लेकिन हमने इसे होते हुए देखा है।"

वे चार चीजें - गर्म शहर, ऊंची इमारतें, प्रदूषण और तूफान का बंटवारा - एक शहर में बारिश होने पर बदल जाती है। शेफर्ड कहते हैं, "हवा को उठाने के लिए आपको कुछ चाहिए, एक बार उठने के बाद आपको उठने के लिए हवा चाहिए।" गर्म शहर की हवा उठना चाहती है, और इमारतें इसे ऊपर उठाने में मदद करती हैं। बादल बनने लगते हैं। और जहां पर्याप्त नमी है, वे कहते हैं, ये स्थितियां बोनस बादल और बारिश पैदा करती हैं।

टेलपाइप से लेकर आंधी तक

कई अध्ययनों में, शेफर्ड और उनके सहयोगियों ने दिखाया है कि कुछ शहरों में वास्तव में कुछ जगहों पर अपेक्षा से अधिक बारिश होती है। जैसे-जैसे हवाएँ बनने वाले बादलों को धक्का देती हैं, वे बारिश शहर के केंद्र से थोड़ी नीचे की ओर गिरती हैं। ह्यूस्टन, टेक्सास, उदाहरण के लिए, हो जाता है25 प्रतिशत अधिक बारिशआसपास के ग्रामीण इलाकों की तुलना में।

अन्य वैज्ञानिकों ने इस तरह के स्थानों में शहरी वर्षा प्रभाव की पुष्टि की हैचीन और एशिया के अन्य भागों। हिरोशी ओकोची उनमें से एक है। वह टोक्यो, जापान में वासेदा विश्वविद्यालय में पर्यावरण रसायनज्ञ हैं। एक घंटे में, भारी बारिश 3 सेमी - या एक इंच से अधिक - बारिश गिरा सकती है। टोक्यो में, वे कहते हैं, "एक दशक में भारी बारिश की संख्या लगभग दोगुनी हो गई है।"

ओकोची विशेष रूप से सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड जैसे रसायनों से संबंधित है। टोक्यो में एक बहुत बड़ा बंदरगाह है। उन्होंने कहा कि जहाजों से निकलने वाला निकास हवा में लगभग 70 प्रतिशत सल्फर डाइऑक्साइड पैदा करता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड वाहन टेलपाइप से आता है। गर्म शहरी हवा में, वे रसायन हवा में अन्य कणों के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया करते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड जैसे रसायन बनते हैं। ये रसायन न केवल बादल बनाने में मदद करते हैं, बल्कि बादल के पानी को अधिक अम्लीय बनाने में भी मदद करते हैं। कभी सुना हैअम्ल वर्षा?

वायु प्रदूषण के कण अधिक बारिश के बादल बनाने में मदद कर सकते हैं, जिससे टोक्यो, जापान जैसे शहरों में अधिक बारिश हो सकती है।कौकिची ताकाहाशी / आईईईएम / गेट्टी छवियां प्लस

शहरी गर्मी और वायु प्रदूषण के मिश्रण ने टोक्यो में बारिश को बढ़ावा दिया है, ओकोची और उनके सहयोगियों ने पाया है। वायु प्रदूषण के कारण, यह भारी बारिश हैअधिक अम्लीय सामान्य से अधिक बारिश होगी। शोधकर्ताओं ने तीन साल पहले अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए थेवायुमंडलीय अनुसंधान.

एक बार जब बारिश गिरती है, शेफर्ड नोट करता है, तो आप अंतिम समस्या से टकराते हैं: यह कहाँ समाप्त होता है। मिट्टी के विपरीत, पक्की सतहें बारिश को अवशोषित नहीं करती हैं। इसके बजाय, वह पानी सड़कों से निकलकर सीवरों और तूफानी नालों में चला जाता है। जब तूफानों के साथ जोड़ा गया हैजलवायु परिवर्तन से मजबूत, परिणाम गहरी और खतरनाक बाढ़ हो सकता है। अटलांटा में सितंबर 2009 की तरह।

पूरे शहर में बारिश समान रूप से नहीं होगी। कुछ क्षेत्र दूसरों की तुलना में अधिक गर्म और आर्द्र होते हैं। इन जगहों पर रहने वाले लोगों को अन्य जगहों की तुलना में अधिक परेशानी होगी। और प्रभावित लोगों के कम आय वाले होने की संभावना अधिक होती है और रंग के लोग, शेफर्ड और डेबेज पाते हैं।

यह आंशिक रूप से इतिहास के कारण है, शेफर्ड बताते हैं। इनमें से कुछ लोगों के पास अधिक मूल्यवान भूमि तक पहुंच नहीं थी। "इसलिए वे अक्सर उन जगहों पर फंस जाते हैं, जिन्हें आप जानते हैं, बाढ़ की अधिक संभावना है।"

बारिश, बारिश, बह जाना

2016 के वसंत में, फुर हाई स्कूल के छात्रों के एक समूह ने ह्यूस्टन स्ट्रीट नालियों का निरीक्षण किया, जो वे हर दिन चलते थे और नाली के पानी का नमूना लेते थे। ये नाले ठीक से काम नहीं कर रहे थे।

उनका पड़ोस, मैनचेस्टर, ह्यूस्टन शिप चैनल के पास है। कारखाने और अन्य औद्योगिक स्थल इस जलमार्ग को लाइन करते हैं। यह एक ऐसा क्षेत्र है जहां सामान्य बारिश के बाद भी बाढ़ आ जाती है।

किशोर अध्ययन कर रहे थे कि तूफान का पानी कहाँ गया और वे कितने प्रदूषित थे। उन्होंने यह भी विचार-मंथन किया कि उनका पड़ोस इस बाढ़ को कैसे कम कर सकता है। वे कुछ पक्के लॉट को हटाने और उन्हें हरे भरे स्थानों से बदलने की आशा रखते थे - पार्क जैसी भूमि जो अतिरिक्त पानी को सोख सकती थी।

हेंड्रिक्स के हाई स्कूल के दो छात्र सहयोगी एक तूफानी नाले में घूरते हैं। छात्रों ने अपने पड़ोस में बार-बार आने वाली बाढ़ को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों का प्रस्ताव रखा।एम. हेंड्रिक्स

शहर में बारिश चाहे कहीं भी हो, उसे कहीं न कहीं बहना ही है। अक्सर यह एक तूफानी जल प्रणाली में समाप्त होता है। यह सड़कों और गटरों में कटे हुए झंझटों या छिद्रों की एक श्रृंखला है जो भूमिगत पानी को इकट्ठा करते हैं। आखिरकार, यह पानी नदियों और नालों में चला जाता है। मार्कस हेंड्रिक्स बताते हैं कि इन प्रणालियों की अक्सर उपेक्षा की जाती है। "हर दिन बारिश नहीं होती है," वे कहते हैं। "सिस्टम दृष्टि से बाहर और दिमाग से बाहर हैं।"

पांच साल पहले, हेंड्रिक्स कॉलेज स्टेशन के टेक्सास ए एंड एम विश्वविद्यालय में स्नातक छात्र थे। इसके बाद, उन्होंने और उनके सहयोगियों ने किशोरों को सलाह दी क्योंकि उन छात्रों ने अपनी योजना विकसित की थी।

हरित स्थान बाढ़ की सीमा से अधिक करते हैं। वे समुदायों को लचीला भी बनाते हैं, हेंड्रिक्स कहते हैं - "बदलती परिस्थितियों के अनुकूल होने में सक्षम।" जितने बेहतर समुदाय अब तूफान के पानी को संभाल सकते हैं, उतना ही वे भविष्य की आपदाओं को सीमित करने में सक्षम होंगे।

हेंड्रिक्स ने प्रकाशित कियाकाम उसने कियाह्यूस्टन के छात्रों के साथ तीन साल पहलेअंतरराष्ट्रीयजर्नल ऑफ़ डिजास्टर रेजिलिएशन इन बिल्ट एनवायरनमेंट।लगभग उसी समय, उनकी टीम ने भी साझा कियासबक इसने सीखामेंलैंडस्केप जर्नल.

हेंड्रिक अब कॉलेज पार्क में मैरीलैंड विश्वविद्यालय में पर्यावरण नियोजन का अध्ययन करता है। "मैं अपने करियर का श्रेय इनर-सिटी ह्यूस्टन के पूर्वी छोर में शानदार हाई-स्कूल के छात्रों के एक दल को देता हूं," वे कहते हैं। एक दिन वह आशा करता है कि वे पूर्व किशोर ह्यूस्टन को अपने परिवर्तनों को अपनाते हुए देखेंगे। तब उनके पड़ोस में कम बाढ़ आ सकती है।

हेंड्रिक्स (बीच में, लाल रंग में) तूफान के पानी का अध्ययन करने वाले हाई स्कूल के छात्रों के एक समूह को समन्वित करने में मदद करता है। किशोरों ने बाढ़ और तूफानी जल प्रणालियों के बारे में सीखा, और अपने घरों के पास जल प्रवाह को नियंत्रित करने की योजना तैयार की।एम. हेंड्रिक्स

बाढ़ के भविष्य को रोकना

लॉरेन मैकफिलिप्स कहती हैं कि जल प्रबंधन "लंबे समय से भूमिगत है"। जब तक आपके तहखाने या गली में बाढ़ न आ जाए, वह कहती है, “आप इसके बारे में नहीं सोचते। यह किसी और के साथ हो रहा है।" मैकफिलिप्स स्टेट कॉलेज में पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में हाइड्रोलॉजिस्ट हैं। वह पता लगाती है कि शहर अत्यधिक बारिश का प्रबंधन कैसे कर सकते हैं।

वह कहती हैं कि कुछ समुदाय फुटपाथ स्थापित कर रहे हैं जो पानी को उनके ऊपर से चलने की अनुमति देते हैं, वह कहती हैं। फुटपाथों में अतिरिक्त मिट्टी और नीचे पाइप के साथ पेड़ के बक्से भी हैं - शहर की सड़क पर छोटे बारिश के बगीचे।

और कुछ जगहों पर, वह कहती है, आपका बास्केटबॉल कोर्ट या सॉकर मैदान बाढ़ आ सकता है - उद्देश्य पर। मैकफिलिप्स कहते हैं, "अगर हम इस बास्केटबॉल कोर्ट को वास्तव में एक बड़े तूफान के दौरान पानी रखने के लिए डिज़ाइन कर सकते हैं, तो आप अभी भी 99 प्रतिशत बास्केटबॉल खेल सकते हैं।" लेकिन जब गंभीर बारिश का खतरा होता है, तो यह साइट "कुछ पानी रोक सकती है और बाढ़ को रोक सकती है।"

बेशक, बाढ़ के बाद लोग पुनर्निर्माण कर सकते हैं। वे प्रदूषित पानी को साफ कर सकते हैं। लेकिन बेहतर होगा कि उन्हें ऐसा न करना पड़े।

"मुझे लगता है कि हम लचीला होने के बोझ को नहीं पहचानते हैं," हेंड्रिक्स कहते हैं। "समुदाय जिन्होंने जोखिम का सामना किया है और इतने लंबे समय तक समाज के हाशिये पर रहे हैं, वे स्वाभाविक रूप से लचीले हैं।" लेकिन, उन्होंने नोट किया, "वापस उछाल के साथ जुड़ा एक बोझ भी है।" पुनर्निर्माण में पैसा और समय खर्च होता है, जो हर समुदाय के पास नहीं होता है।

यदि शहरों को अच्छी तरह से बनाया गया है - हरे भरे क्षेत्रों, वर्षा उद्यानों और प्रवाह को धीमा करने के तरीकों के साथ - वे बोनस बारिश को संभालने में सक्षम हो सकते हैं जो शहरों को बढ़ावा दे सकते हैं। शहर के योजनाकार "यह महसूस कर रहे हैं कि एक सदी पहले बनाया गया तूफान सीवर सिस्टम उस पानी को रोक नहीं सकता है। मैकफिलिप्स कहते हैं, "उन्हें कुछ अलग चाहिए।" स्टॉर्म वाटर सिस्टम अक्सर दशकों, या सदियों तक भी नहीं बनते हैं। और विज्ञान अब हमें बता रहा है कि आज की बारिश को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए तूफान प्रणालियों के साथ शहर अब नहीं मिल सकते हैं। उन्हें गर्म शहरों और भविष्य में 100 वर्षों में होने वाली अधिक भीषण बारिश के लिए योजना बनाने की आवश्यकता होगी।

बेथानी ब्रुकशायर एक लंबे समय तक स्टाफ लेखक थेछात्रों के लिए विज्ञान समाचार . उसने पीएच.डी. शरीर विज्ञान और औषध विज्ञान में और तंत्रिका विज्ञान, जीव विज्ञान, जलवायु और बहुत कुछ के बारे में लिखना पसंद करते हैं। वह सोचती है कि पोर्ग एक आक्रामक प्रजाति है।

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