Supercomputersimuleringer bekræfter observationer af hedebølger fra Indien/Pakistan i 2015

Et papir offentliggjort i denne uge under American Geophysical Union (AGU) efterårsmøde i San Francisco peger på nye beviser for menneskelig indflydelse på ekstreme vejrbegivenheder.

Tre forskere fra Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) er blandt medforfatterne på papiret, som er inkluderet i "Explaining Extreme Events of 2015 from a Climate Perspective, " en særlig udgave af Bulletin of the American Meteorological Society (BAMS) udgivet den 15. december på AGU-mødet.

Papiret, "Den dødelige kombination af varme og fugt i Indien og Pakistan i sommeren 2015, "undersøgte observations- og simulerede temperatur- og varmeindekser, konkluderer, at hedebølgerne i de to lande "blev forværret af menneskeskabte klimaændringer." Mens disse lande typisk oplever alvorlig varme om sommeren, hedebølgerne i 2015 - som fandt sted i slutningen af ​​maj/begyndelsen af ​​juni i Indien og i slutningen af ​​juni/begyndelsen af ​​juli i Pakistan - er blevet forbundet med næsten 2 dødsfald. 500 mennesker i Indien og 2, 000 i Pakistan.

"Jeg blev dybt rørt over tv-dækningen af ​​den menneskelige tragedie, især forældre, der mistede små børn, sagde Michael Wehner, en klimaforsker ved Berkeley Lab og hovedforfatter på papiret, der har undersøgt ekstreme vejrbegivenheder og menneskeskabte klimaændringer indgående. Dette fik ham og samarbejdspartnere fra Berkeley Lab, Indian Institute of Technology Delhi og UC Berkeley for at undersøge årsagen til hedebølgerne i 2015 og afgøre, om de to separate meteorologiske begivenheder på en eller anden måde var forbundet.

De brugte simuleringer fra Community Atmospheric Model version 5 (CAM5), den atmosfæriske komponent i National Center for Atmospheric Research's Community Earth System Model, udført af Berkeley Lab for C20C+ Detection and Attribution Project. Nuværende klimamodelbaserede produkter er ikke optimeret til forskning i tilskrivning af menneskelig indflydelse på ekstremt vejr i forbindelse med langsigtede klimaændringer; C20C+ Detection and Attribution Project udfylder dette hul ved at levere store ensembler af simuleringsdata fra klimamodeller, kører med relativt høj rumlig opløsning.

Det eksperimentelle design beskrevet i BAMS papiret brugte "faktiske" simuleringer af verden og sammenlignede dem med "kontrafaktiske" simuleringer af verden, der kunne have været, hvis mennesker ikke havde ændret atmosfærens sammensætning ved at udsende store mængder kuldioxid, forklarede Dáithí Stone, en forsker i Berkeley Labs Computational Research Division og anden forfatter på BAMS-papiret.

"Det er relativt almindeligt at køre en eller få simuleringer af en klimamodel inden for et bestemt sæt betingelser, hvor hver simulering kun adskiller sig i det præcise vejr på den første dag af simuleringen; denne forskel på den første dag forplanter sig gennem tiden, giver forskellige erkendelser af, hvad vejret 'kunne have været, '" sagde Stone. "Det særlige ved de simuleringer, der bruges her, er, at vi kørte et ret stort antal af dem. Dette var vigtigt for at studere en sjælden begivenhed; hvis det er sjældent, så har du brug for en stor mængde data for at få det til at forekomme hyppigt nok til at du kan forstå det."

Forskerne undersøgte både observations- og simuleret temperatur alene såvel som varmeindekset, en foranstaltning, der inkorporerer både temperatur- og fugtighedseffekter. Fra et kvalitetsstyret vejrstation observationsdatasæt, de fandt potentialet for et meget stort, menneskeskabt stigning i sandsynligheden for størrelserne af de to hedebølger. De undersøgte derefter de faktuelle og kontrafaktiske simuleringer for yderligere at undersøge tilstedeværelsen af ​​en menneskelig påvirkning.

"Observationer antydede den menneskelige indflydelse; simuleringer bekræftede det, " sagde Wehner.

Forskerholdet fandt også, at på trods af at være tæt på placering og tid, de to hedebølger var "meteorologisk uafhængige." Ikke desto mindre, Wehner understregede, "Avisen Indien/Pakistan bekræfter, at chancerne for dødelige hedebølger er blevet væsentligt øget af menneskeskabte klimaændringer, og disse chancer vil helt sikkert stige, efterhånden som planeten fortsætter med at varme."

Data fra Berkeley Labs simuleringer blev også analyseret som en del af en anden undersøgelse inkluderet i specialudgaven af ​​BAMS udgivet på AGU-mødet. Det studie, "Den sene begyndelse af den våde sæson 2015 i Nigeria, "som blev ledet af det nigerianske meteorologiske agentur, undersøger drivhusgasemissionernes rolle i at ændre chancen for en sen våd sæson, som det skete over Nigeria i 2015.

"C20C+ D&A -projektet fortsætter med at bygge sin samling af klimamodeldata med det formål at støtte forskning som denne rundt om i verden, " sagde Stone.

C20C+ D&A-portalen er hostet og understøttet af Berkeley Labs National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), en DOE Office of Science brugerfacilitet, og simuleringerne for de to papirer blev kørt på NERSCs Hopper supercomputer, mens dataanalysen blev udført på NERSCs Edison og Cori systemer. Simuleringerne blev udført som en del af et program dedikeret til at fremme vores forståelse af klimaekstremer og forbedre vores evne til at tilskrive og fremskrive ændringer i deres risiko på grund af menneskeskabte klimaændringer. Forskningen blev støttet af DOE Office of Science og National Science Foundation.