Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Natur

Hindcasting-undersøgelse undersøger den ekstreme Colorado-oversvømmelse i 2013

Dette billede er taget over Greeley, Colo den 16. september, 2013. Som følge af oversvømmelsen, staten mistede cirka 500 miles af vejbane og mere end 30 broer. Her, U.S. 34 i Greeley er gennembrudt af South Platte River i oversvømmelsesstadiet. Kredit:US Environmental Protection Agency

I september 2013 alvorlige storme ramte Colorado med langvarige, kraftig nedbør, resulterer i mindst ni dødsfald, 1, 800 evakueringer og 900 hjem ødelagt eller beskadiget. Den otte dage lange storm dumpede mere end 17 tommer regn, får Platte-floden til at nå højere oversvømmelser end nogensinde registreret.

Sværhedsgraden af ​​stormene, hvilket også skete usædvanligt sent på året, tiltrak sig interesse hos forskere ved Lawrence Berkeley National Laboratory, der specialiserer sig i at studere ekstremt vejr. I mange tilfælde, deres forskning har vist, at sådanne begivenheder gøres mere intense i et varmere klima.

I en avis, der udkom online den 18. juli, 2017 kl Vejr og klima ekstremer , holdet rapporterer, at klimaændringer tilskrevet menneskelig aktivitet gjorde stormen meget mere alvorlig, end den ellers ville have fundet sted.

"Stormen var så stærk, så intens, at de standard klimamodeller, der ikke løser detaljer i finskala, ikke var i stand til at karakterisere den voldsomme nedbør eller det meteorologiske mønster i stor skala, der er forbundet med stormen, sagde Michael Wehner, en klimaforsker i laboratoriets Computational Research Division og medforfatter til papiret.

Forskerne vendte sig derefter til en anden ramme ved hjælp af den regionale Weather Research and Forecasting-model for at studere begivenheden mere detaljeret. Gruppen brugte den offentligt tilgængelige model, som kan bruges til at forudsige fremtidigt vejr, at "hindre" de forhold, der førte til den 9.-16. sept. 2013 oversvømmelser omkring Boulder, Colorado. Modellen gav dem mulighed for at studere problemet mere detaljeret, opdele området i 12-kilometer firkanter.

De kørte 101 hindcasts af to versioner af modellen:en baseret på realistiske strømforhold, der tager menneskeskabte ændringer i atmosfæren og de tilhørende klimaændringer i betragtning, og en, der fjernede den del af observerede klimaændringer, der tilskrives menneskelige aktiviteter. Forskellen mellem resultaterne blev derefter tilskrevet disse menneskelige aktiviteter. Den menneskelige indflydelse viste sig at have øget omfanget af kraftig nedbør med 30 procent. Forfatterne fandt, at denne stigning til dels skyldtes en varmere atmosfæres evne til at holde mere vand.

"Denne begivenhed var typisk med hensyn til, hvordan stormen sendte vand til området, men det var usædvanligt med hensyn til mængden af ​​vand og timingen, " sagde medforfatter Dáithí Stone, også af Berkeley Lab. "Vi ved, at mængden af ​​vand, luft kan holde, stiger med omkring 6 procent pr. stigning i grader Celsius, hvilket fik os til at forvente, at nedbør ville have været 9-15 procent højere, men i stedet fandt vi ud af, at det var 30 procent højere."

Resultaterne forvirrede holdet i starten, da svarene viste sig at være mere komplicerede, end de oprindeligt postulerede - stormen var mere voldsom med hensyn til både vind og regn.

Animeret sløjfe af vanddampsystemer over det vestlige område af Nordamerika den 12. september, 2013 som vist af GOES-15 og GOES-13 satellitterne. Stormen, der forårsagede Colorado-oversvømmelsen i 2013, blev holdt i et begrænset område over den østlige række af Rocky Mountains i Colorado af disse vanddampsystemer. Kredit:Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies (CIMSS), University of Wisconsin - Madison, USA

"Vi havde forventet, at den fugtige luft, der ramte bjergkæden, ville "skubbe" vand ud af luften, " sagde hovedforfatter Pardeep Pall. "Hvad vi ikke havde indset var, at regnen i sig selv også ville 'trække' mere luft ind. Luften stiger, mens det regner, og det trak til gengæld mere luft ind nedefra, som var vådt, producerer mere regn, får mere luft til at rejse sig, trækker mere luft ind, og så videre."

Den større nedbør førte til gengæld til flere oversvømmelser og flere skader. Billeder fra stormen viste mange biler ødelagt eller strandet, da veje og broer blev skyllet væk. Alene skader på veje blev anslået til 100-150 millioner dollars.

"Stigningen i nedbør var større end opvarmningen alene ville have forudsagt, " sagde Stone. "Ved at bruge den lokale dynamiske model, vi fandt ud af, at "stormen der var" var mere voldsom end den "storm, der kunne have været", noget, vi ikke havde antaget."

Christina Patricola, medforfatter og forsker i laboratoriets afdeling for klima- og økosystemvidenskab, som arbejdede hos Texas A&M under studiet, sagde forståelse for ekstremt vejr er vigtig, fordi den måde, vi oplever klima på, for eksempel gennem vejrrelaterede skader, har tendens til at være domineret af ekstremt vejr. Imidlertid, karakteren af ​​sådanne begivenheder er også svær at forstå, fordi de er så sjældne. Hændelsestilskrivningsundersøgelser som den, der er beskrevet i papiret, kan hjælpe med at føre til forbedret forståelse.

Forfatterne understregede, at undersøgelsen ikke er beregnet til at forudsige sådanne begivenheder i fremtiden.

"Dette var en meget sjælden begivenhed og er det fortsat, og vi laver ikke forudsigelser med dette arbejde, " sagde Stone. "Den nøjagtige begivenhed vil ikke ske igen, men hvis vi får samme slags vejrmønster i et klima, der er endnu varmere end nutidens, så kan vi forvente, at der kommer endnu mere regn." Men ud over den øgede mængde nedbør, Wehner tilføjer, "denne undersøgelse øger mere generelt vores forståelse af, hvordan de forskellige processer i ekstreme storme kan ændre sig, når det overordnede klima opvarmes." På trods af forståelsen opnået gennem denne undersøgelse, mange spørgsmål om ekstreme vejrbegivenheder er tilbage.

"Vores klimamodelleringsramme åbner døren til forståelse af andre typer ekstreme vejrbegivenheder, " sagde Patricola. "Vi er nu ved at undersøge, hvordan mennesker kan have påvirket tropiske cykloner. Fremskridt inden for supercomputing gør det muligt at køre simuleringer, der kan afsløre, hvad der sker inde i stormskyer."

Modellerne blev kørt som en del af den kalibrerede og systematiske karakterisering, Tilskrivning, og Detection of Extremes (CASCADE) projekt på Berkeley Lab. Modellerne blev kørt på supercomputere på National Energy Research Scientific Computing (NERSC) Center, en DOE Office of Science User Facility placeret på Berkeley Lab.


Varme artikler