Forskere bruger Piz Daint-simuleringer til at spore kraftig sommernedbør fra Middelhavet

Lavtryksvejrsystemer, der om sommeren bevæger sig nordpå fra Italien til Centraleuropa, bringer frygtede regnskyl og oversvømmelser med sig nord for Alperne. Men hvor henter de denne ødelæggende fugt op? Svaret på det spørgsmål er nu blevet afklaret af klimaforskere i Bern ved hjælp af simuleringer, de kørte på CSCS's "Piz Daint" supercomputer.

Hvert par år, Europæere er vidne til ekstreme vejrbegivenheder om sommeren:voldsom nedbør på den nordlige side af Alperne og i Centraleuropa forårsager ofte Elben, Donau og Rhinen svulmer op og oversvømmer deres respektive regioner. Disse meteorologiske fænomener kan spores tilbage til flere faktorer, blandt hvilke er specielle typer af middelhavs lavtrykssystemer kendt som Vb-cykloner. Fra Genova, disse Vb-cykloner bevæger sig over Po-dalen eller det nordlige Adriaterhav og derefter nordpå, bærer store mængder fugt med sig. Men hvor kommer den fugt oprindeligt fra?

I tidligere undersøgelser, vand i jorden, i Atlanterhavet, og i Middelhavet er alle blevet betragtet og diskuteret som faktorer, der bidrager til en eller anden ekstrem vejrbegivenhed. Imidlertid, hvilken rolle disse kilder spiller som individuelle bidragydere til det samlede fugtindhold i en Vb-cyklon er aldrig blevet fuldt ud forstået til dato. Men nu, klimaforskere ved universitetet i Bern har brugt simuleringer kørt på supercomputeren "Piz Daint" til at undersøge fem ekstreme begivenheder, der dateres mellem 1979 og 2013, og som blev tilskrevet Vb-cykloner. På denne måde forskere var i stand til at identificere den vigtigste fugtkilde.

Jordfugtighed, Atlanterhavet eller Middelhavet?

Med de tilgængelige data fra disse fem ekstreme begivenheder som grundlag, forskerne testede tre forskellige fugtkilder. I separate simuleringer varierede de graden af ​​jordfugtighed og havoverfladetemperaturerne i Atlanterhavet og Middelhavet.

For at identificere virkningen af ​​jordfugtighed, forskerne definerede tre scenarier:ingen fugt overhovedet; en lav grad af fugt, sådan som det er typisk for Spanien; og fuldt mættet jord. Ifølge undersøgelsen det meget urealistiske eksperimentelle tilfælde af fuldstændig udtørring, umættet jord var den eneste af disse tre varianter, der signifikant påvirkede fugtindholdet i Vb-cyklonerne. Med denne faktor i spil, gennemsnitlige nedbørsmængder i de fem casestudier reduceret med 32 procent. I mellemtiden de to andre jordfugtighedsforsøg viste kun mindre effekter på de undersøgte Vb-cykloner.

I undersøgelsen af ​​Atlanterhavet, forskere ændrede havets overfladetemperatur med plus eller minus 5 Kelvin i forhold til nutidens tal. Resultaterne viste, at disse ændringer knap påvirkede cyklonernes fugtindhold. Først da modellen blev fodret med ændringer i Middelhavets overfladetemperatur, viste systemet en bemærkelsesværdig ændring:da havoverfladetemperaturen steg med 5 Kelvin, gennemsnitlige nedbørsmængder i cyklonerne steg med 24 procent.

Supercomputer eksperimenter

"Sensitivitetsundersøgelser som disse om virkelige hændelser er et eksperiment, hvor vi ser på, hvordan et system reagerer på foruddefinerede ændringer, " siger klimaforsker Martina Messmer, hovedforfatter af undersøgelsen, som for nylig blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift 'Earth System Dynamics'.

En af de vejrhændelser, der blev testet i undersøgelsen, var, hvad der er gået over i historien som den 'centraleuropæiske oversvømmelse' i august 2002. Denne særlige Vb -cyklon forårsagede store oversvømmelser, især omkring Elbe- og Oder -floderne. En anden begivenhed, som forskerne satte under lup, var det hårde vejr og kraftige nedbør i sommeren 2005, som oversvømmede især Schweiz.

Gennem følsomhedsundersøgelser af disse faktiske hændelser, Messmer og hendes team af forskere forstod, at systemets reaktion på en havoverfladetemperaturændring i Middelhavet er en klar indikation af, at disse Vb-cykloner, der er ansvarlige for kraftig sommernedbør i Centraleuropa, optager det meste af deres fugt fra Middelhavet. Simuleringerne viste også, at en temperaturstigning i Middelhavets overflade førte nedbør mod øst og væk fra de centrale alper. Selvom, forskerne advarer mod at projektere et sådant skift mod øst under fremtidige globale opvarmningstendenser alene baseret på denne forskning.

"Undersøgelsen giver os en indikation af, hvordan cyklonerne kan ændre deres adfærd. Men da det komplekse klimasystem vil ændre sig under indflydelse af fremtidig opvarmning, der kan ikke drages direkte konklusioner om klimaændringer fra vores følsomhedsundersøgelser, " siger klimaforsker Christoph Raible, medforfatter til undersøgelsen.

Forsker i mulige ekstreme begivenheder i fremtiden

Undersøgelser som disse er vigtige, fordi de etablerer en bedre forståelse af mekanismerne bag sådanne vejrforhold, forskerne bemærker, samt om hvor cyklonerne samler deres fugt. Ved nu, at Middelhavet er den primære fugtkilde, forskere forbereder sig på at tage det næste skridt i deres plan, som skal undersøge den fremtidige indvirkning af global opvarmning på udviklingen og adfærden af ​​de berygtede Vb -cykloner.