Ekstreme vejrbegivenheder forbundet med klimaændringernes indvirkning på jetstrømmen

En hidtil uset sommervarme og oversvømmelser, skovbrand, tørke og voldsom regn - ekstreme vejrbegivenheder forekommer oftere og oftere, men nu har et internationalt hold af klimaforskere fundet en sammenhæng mellem mange ekstreme vejrbegivenheder og den indvirkning, klimaforandringerne har på jetstrømmen.

"Vi kom så tæt som muligt på at demonstrere en direkte forbindelse mellem klimaændringer og en stor familie af ekstreme seneste vejrhændelser, " sagde Michael Mann, fremtrædende professor i atmosfærisk videnskab og direktør, Earth System Science Center, Penn State. "Mangler faktisk at identificere begivenhederne i klimamodellerne."

De usædvanlige vejrbegivenheder, der vakte forskernes interesse, er ting som den europæiske hedebølge i 2003, oversvømmelsen i Pakistan i 2010 og russisk hedebølge, hedebølgen og tørken i Texas og Oklahoma i 2011 og naturbrandene i Californien i 2015.

Forskerne så på en kombination af omkring 50 klimamodeller fra hele verden, der er en del af Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5), som er en del af World Climate Research Program. Disse modeller køres ved hjælp af specifikke scenarier og producerer simulerede data, der kan evalueres på tværs af de forskellige modeller. Imidlertid, mens modellerne er nyttige til at undersøge klimamønstre i stor skala, og hvordan de sandsynligvis vil udvikle sig over tid, de kan ikke stoles på for en nøjagtig skildring af ekstreme vejrbegivenheder. Det er her, faktiske observationer viser sig at være kritiske.

Forskerne kiggede på de historiske atmosfæriske observationer for at dokumentere de forhold, under hvilke ekstreme vejrmønstre dannes og vedvarer. Disse forhold opstår, når jetstrømmen, en global atmosfærisk bølge af luft, der omslutter Jorden, bliver stationært, og toppene og trugene forbliver låst på plads.

"De fleste stationære jetstrømsforstyrrelser, imidlertid, forsvinder med tiden, " sagde Mann. "Under visse omstændigheder er bølgeforstyrrelsen effektivt begrænset af en atmosfærisk bølgeleder, noget der ligner den måde et koaksialkabel leder et tv-signal på. Forstyrrelser kan så ikke let forsvinde, og meget store amplitudeudsving i jetstrømmen nord og syd kan forblive på plads, når den runder kloden."

Denne begrænsede konfiguration af jetstrømmen er som en rutsjebane med høje toppe og dale, men dannes kun, når der er seks, syv eller otte par tinder og dale, der omgiver kloden. Jetstrømmen kan så opføre sig, som om der er en bølgeleder – uoverskridelige barrierer i nord og syd – og der kan opstå en bølge med store toppe og dale.

"Hvis det samme vejr varer ved i uger i træk i én region, så kan solskinsdage blive til en alvorlig hedebølge og tørke, og vedvarende regn kan føre til oversvømmelser, sagde Stefan Rahmstorf, Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), Tyskland.

Jetstrømmens struktur er relateret til dens breddegrad og temperaturgradienten fra nord til syd.

Temperaturer har typisk de stejleste gradienter i midten af ​​breddegrader, og der opstår en stærk cirkumpolær jetstrøm. Imidlertid, når disse temperaturgradienter falder på den helt rigtige måde, en svækket "double peak" jetstrøm opstår med de kraftigste jetstrømsvinde beliggende nord og syd for de midterste breddegrader.

"Opvarmningen af ​​Arktis, den polære forstærkning af opvarmning, spiller en nøglerolle her, " sagde Mann. "Overfladen og den lavere atmosfære opvarmes mere i Arktis end noget andet sted på kloden. Det mønster projicerer på selve temperaturgradientprofilen, som vi identificerer som understøttende atmosfæriske bølgelederforhold."

Teoretisk set, stående jetstrømsbølger med stor amplitude nord/syd-bølger bør forårsage usædvanlige vejrbegivenheder.

"Vi stoler ikke på, at klimamodeller endnu kan forudsige specifikke episoder med ekstremt vejr, fordi modellerne er for grove, "sagde studieforfatter Dim Coumou fra PIK." Dog, modellerne gengiver trofast mønstre af temperaturændringer i stor skala, " tilføjede medforfatter Kai Kornhuber fra PIK.

Forskerne kiggede på observationer fra den virkelige verden og bekræftede, at dette temperaturmønster svarer til den dobbeltspidsede jetstrøm og bølgeledermønstret forbundet med vedvarende ekstreme vejrbegivenheder i det sene forår og sommeren, såsom tørke, oversvømmelser og hedebølger. De fandt ud af, at mønsteret er blevet mere fremtrædende i både observationer og klimamodelsimuleringer.

"Ved at bruge simuleringerne, vi viser, at stigende drivhusgasser er ansvarlige for stigningen, " sagde Mann. Forskerne bemærkede i dagens (27. marts) udgave af Videnskabelige rapporter at "Både modellerne og observationerne tyder på, at dette signal først for nylig er opstået fra baggrundsstøjen af ​​naturlig variabilitet."

"Vi er nu i stand til at forbinde prikkerne, når det kommer til menneskelig forårsaget global opvarmning og en række ekstreme seneste vejrhændelser, " sagde Mann.

Selvom modellerne ikke pålideligt sporer individuelle ekstreme vejrhændelser, de gengiver jetstrømsmønstre og temperaturscenarier, der i den virkelige verden fører til voldsom regn i dagevis, uger med stegende sol og fravær af nedbør.

"I øjeblikket har vi kun set på historiske simuleringer, " sagde Mann. "Det næste er at undersøge fremtidens modelfremskrivninger og se, hvad de antyder om, hvad der kan være i vente, hvad angår yderligere stigninger i ekstremt vejr."