Forskere forbinder tørke og oversvømmelser i Californien med markante atmosfæriske bølger

Den lammende vintertørke, der ramte Californien fra 2013 til 2015, samt årets usædvanligt våde Californien -vinter, synes at være forbundet med det samme fænomen:et karakteristisk bølgemønster, der dukker op i den øvre atmosfære og kredser kloden.

Forskere ved National Center for Atmospheric Research (NCAR) fandt i en nylig undersøgelse, at den vedvarende højtryksrygning ved Nordamerikas vestkyst, der blokerede storme fra at komme på land i løbet af vintrene 2013-14 og 2014-15 var forbundet med bølgemønsteret, som de kalder wavenumber-5. Opfølgningsarbejde viste, at wavenumber-5 dukkede op igen i vinter, men med dets høj- og lavtryksegenskaber i en anden position, tillade gennemblødende storme fra Stillehavet at komme til land.

"Dette bølgemønster er et globalt dynamisk system, der nogle gange gør tørke eller oversvømmelser i Californien mere tilbøjelige til at forekomme, "sagde NCAR -videnskabsmanden Haiyan Teng, hovedforfatter til det californiske papir. "Når vi lærer mere, dette kan i sidste ende åbne et nyt vindue for langsigtet forudsigelighed. "

Fundet er en del af en voksende forskningsgruppe inden for bølgemønster, der holder løftet om bedre forståelse af sæsonbetonede vejrmønstre i Californien og andre steder. Endnu et nyt papir, ledet af NCAR -videnskabsmanden Grant Branstator, undersøger det kraftige bølgemønster mere dybtgående, analysere de fysiske processer, der hjælper med at føre til dets dannelse samt dets sæsonmæssige variationer, og hvordan det varierer i styrke og placering.

California -undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Climate mens den omfattende undersøgelse af bølgemønstre vises i Journal of the Atmospheric Sciences . Begge artikler blev finansieret af National Science Foundation, som er sponsor for NCAR, samt af Energiministeriet, National Oceanic and Atmospheric Administration, og NASA.

De nye artikler følger en undersøgelse fra 2013 af Teng og Branstator, der viser, at et mønster relateret til wavenumber-5 havde en tendens til at dukke op omkring 15-20 dage før store sommervarmebølger i USA.

Stærk indvirkning på lokale vejrsystemer

Wavenumber-5 består af fem par skiftevis høj- og lavtryksfunktioner, der omkranser kloden cirka 10 kilometer over jorden. Det er en type atmosfærisk fænomen kendt som en Rossby -bølge, en meget stor planetbølge, der kan have stærk indvirkning på lokale vejrsystemer ved at flytte varme og fugt mellem troperne og højere breddegrader samt mellem oceaniske og indre områder og ved at påvirke, hvor storme opstår.

De langsommelige Rossby-bølger bliver til tider næsten stationære. Når de gør, resultatet kan være vedvarende vejrmønstre, der ofte fører til tørke, oversvømmelser, og hedebølger. Wavenumber-5 har ofte denne stationære kvalitet, når den dukker op i løbet af den nordlige vinter, og, som resultat, er forbundet med en større sandsynlighed for vedvarende ekstreme hændelser.

For at bestemme i hvilken grad bølgemønsteret påvirkede tørken i Californien, Teng og Branstator brugte tre specialiserede computermodeller, samt nedbørsrekorder i Californien og data fra det 20. århundrede om globale atmosfæriske cirkulationsmønstre. De forskellige vinduer ind i atmosfæren og nedbørsmønstre afslørede, at dannelsen af ​​en højderyg ved Californiens kyst er forbundet med fremkomsten af ​​det karakteristiske wavenumber-5-mønster, som guider regnproducerende lavtrykssystemer, så de rejser godt nord for Californien.

I løbet af den forgangne ​​vinter, da Californien blev surret af en række intense storme, wavenumber-5 var også til stede, sagde forskerne. Men mønsteret havde forskudt sig over Nordamerika, udskiftning af højtryksryggen ud for kysten med et lavtryksrug. Resultatet var, at de storme, der blev tvunget nordpå under tørkevintrene, var, i stedet, lov til at lande.

Ledetråd til sæsonbestemte vejrmønstre

Forudsigere, der forudsiger sæsonmæssige vejrmønstre, har stort set set til skiftende havoverfladetemperaturer i det tropiske Stillehav, især ændringer forbundet med El Niño og La Niña. Men i de tørre vintre 2013-14 og 2014-15, disse forhold varierede markant:den ene havde begyndelsen på en El Niño, mens havoverfladetemperaturerne under den anden ikke var karakteristiske for hverken El Niño eller La Niña.

Den nye forskning indikerer, at bølgemønsteret kan give en yderligere kilde til forudsigelighed, der nogle gange kan være vigtigere end virkningerne af havoverfladetemperaturændringer. Først, imidlertid, forskere skal bedre forstå, hvorfor og hvornår bølgemønsteret dukker op.

I papiret offentliggjort i Journal of the Atmospheric Sciences, Branstator og Teng udforskede bølgemønsterets fysik. Ved hjælp af en forenklet computermodel af klimasystemet til at identificere de væsentlige fysiske processer, parret fandt ud af, at wavenumber-5 dannes, når stærke jetstrømme fungerer som bølgeledere, stramme den ellers slyngede Rossby -bølge ind i signaturkonfigurationen på fem højder og fem nedturer.

"Jeterne handler for at fokusere energien, "Sagde Branstator." Når jetflyene er til stede, energien er fanget og kan ikke flygte. "Men selv når jetflyene er til stede, wavenumber-5-mønsteret dannes ikke altid, hvilket indikerer, at andre kræfter, der kræver undersøgelse, også er i spil.

Forskerne søgte også specifikt efter, hvad der kunne have forårsaget, at bølgemønsteret i forbindelse med den alvorlige tørke i Californien blev dannet. I papiret offentliggjort i Journal of Climate , parret fandt ud af, at ekstremt kraftig nedbør fra december til februar i visse regioner i det tropiske Stillehav kunne fordoble sandsynligheden for, at den ekstreme højderyg, der er forbundet med wavenumber-5, vil dannes. Årsagen kan have at gøre med de tropiske regnopvarmningsdele i den øvre atmosfære på en sådan måde, at det begunstiger dannelsen af ​​bølgetal-5-mønsteret.

Men forskerne advarede om, at der stadig er mange spørgsmål.

"Vi er nødt til at søge globalt efter faktorer, der forårsager denne wavenumber-5 adfærd, "Sagde Teng, "Vores undersøgelser er kun begyndelsen på den søgning."