Salte oceaner kan forudsige regn på land

Ved denne uges møde i American Geophysical Union, et hold forskere fra Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) præsenterede deres seneste forskningsresultater om de langsigtede forudsigelser af nedbør på land. Deres metode er baseret på havets saltholdighed snarere end havoverfladetemperaturer, som har været standarden i årtier.

Ved at bruge denne metode, et forskerhold ledet af Ray Schmitt, en fysisk oceanograf hos WHOI, var i stand til at forudsige den ekstreme nedbørshændelse, der oversvømmede stater i hele Midtvesten i sommeren 2015. Resultaterne af undersøgelsen vil blive offentliggjort i et papir, der i øjeblikket er under revision.

Forskere analyserede mere end 60 års globale hav saltholdighed og jordbaserede nedbørsdata og fandt, at år-til-år variationer i saltholdighed, eller salthed, i visse dele af havet kan bruges til at lave præcise forudsigelser af sæsonbestemt nedbør på land, ofte tusindvis af kilometer væk.

"Da vi begyndte at analysere optegnelserne, vi fandt disse 'teleforbindelser' mellem områder med saltholdighed i havet og visse områder med højere nedbør på landjorden, " forklarer han.

Schmitt og hans kolleger fandt først beviser for en klar sammenhæng mellem højere saltindhold i havets overflade i Nordatlanten og øget nedbør på land i det afrikanske Sahel - området mellem Sahara-ørkenen og savannen på tværs af Centralafrika. Resultaterne blev offentliggjort den 6. maj 2016 udgave af Videnskabens fremskridt .

Schmitt og hans kolleger fandt også, at høj forårssalinitet i det vestlige nordatlantiske hav korrelerer med høj sommerregn i det amerikanske midtvest. Disse resultater blev offentliggjort i maj 1, 2016 udgave af Tidsskrift for Klima .

"Vi kan bruge mønstre af saltholdighedsvariationer til at forudsige regn en sæson i forvejen, fordi der er omkring tre måneders forsinkelse mellem de høje saltholdighedsmønstre i havet og den resulterende nedbør på landjorden. lav forårssalinitet er en god forudsigelse for sommertørke i Midtvesten." siger Schmitt. Deres analyse bruger sofistikerede "machine learning"-teknikker til at identificere og rangere de bedste klimavariabler for nedbørsforudsigelser, og saltholdigheden viser sig at være den mest pålidelige for mange områder.

Nu forskerholdet, som omfatter Laifang Li, en tidligere postdoktor i Schmitts laboratorium, i øjeblikket ved Duke University, Tianjia Liu fra Columbia University, og WHOI-kollega Caroline Ummenhofer, præsenterer de seneste opdateringer om denne spændende nye teknik.

Forskerholdet fandt ud af, at ved at inkludere saltholdighedssignaler fra hele kloden frem for kun Nordatlanten kan de lave endnu mere præcise forudsigelser og udvikle nedbørsforudsigelser for andre regioner, inklusive det sydvestlige USA.

At finde de salte signaler

Saltholdigheden, eller salthed, af havvand afhænger i høj grad af, hvor meget fugt der trækkes op i luften, når vinden fejer over havet. Hvert år, 100, 000 kubikmil vand fordamper fra havets overflade, hvilket er nok til at oversvømme hele det kontinentale USA op til en dybde på 180 fod. Omkring 90 procent af fugten falder tilbage i havet som nedbør, mens resten føres over land, hvor det til sidst bliver nedbør.

Når regnen falder over havet, havoverfladen bliver mindre salt. På samme tid, fordampning gør havoverfladen mere salt ved at fjerne ferskvand til atmosfæren. Dermed, hvis et område bliver mere salt end normalt betyder det, at der vil falde mere regn i en anden del af Jorden. Tilsvarende en friskere end normalt saltholdighed indikerer, at havet har tilbageholdt mere vand, og at der vil falde mindre regn et andet sted.

"Denne grundlæggende idé motiverede os til at se på de høje saltholdige områder i havet for at se, om overfladens saltholdighedsvariationer kunne bruges til forudsigelser af nedbør på landjorden, " siger Schmitt.

Schmitt siger, at saltholdighed er en bedre forudsigelse for nedbør end havtemperaturer, fordi sidstnævnte er underlagt daglige variationer på grund af vejret. "Saltholdighed er et gennemsnit af, hvad der er sket i løbet af de sidste par måneder, " siger han. "Det er en bedre indikator for, hvor meget vand og energi havet har eksporteret fra en given region, fordi fordampning repræsenterer den primære måde, som havet driver atmosfæren på. Den energi, der leveres af opvarmning på grund af temperaturforskelle, er mere end en størrelsesorden mindre."

Både fordampning og nedbør stiger med de globale klimaændringer, gør forskellene mere udtalte.

"Saltede områder er blevet mere salt, og de friske områder er blevet friskere, hvilket betyder, at vi skal forvente, at tørre områder bliver tørrere og våde områder bliver vådere for os på landjorden, " tilføjer Schmitt.

"Jo flere data vi har, jo lettere vil det være at forbedre sæsonbestemte klimaprognoser og forudse ekstrem tørke og oversvømmelser, hvilket sandsynligvis vil være mere almindeligt i en opvarmende verden, " siger Schmitt.