Hvordan global opvarmning tørrer den nordamerikanske monsun

Forskere har kæmpet for nøjagtigt at modellere ændringerne af de rigelige sommerregn, der fejer over det sydvestlige USA og det nordvestlige Mexico, kendt af forskere som "Nordamerikansk monsun."

I en rapport offentliggjort 9. oktober i tidsskriftet Naturens klimaforandringer , et team fra Princeton og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) forskere har anvendt en nøglefaktor i forbedring af klimamodeller - korrektion for havoverfladetemperaturer - til monsunen.

Rapportens forfattere omfatter Salvatore Pascale, en associeret forsker i atmosfæriske og oceaniske videnskaber (AOS); Tom Delworth, en lektor i geovidenskab og AOS og forsker ved NOAA's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL); Sarah Kapnick, en Princeton -alumna fra 2004 og tidligere AOS postdoc, der i øjeblikket er forskningsfysiolog ved GFDL; AOS -associeret forsker Hiroyuki Murakami; og Gabriel Vecchi, en professor i geovidenskab og Princeton Environmental Institute.

Når de korrigerede for vedvarende havoverfladetemperatur (SST) forspændinger og brugte data med højere opløsning til den regionale geografi, forskerne skabte en model, der præcist afspejler de aktuelle nedbørsforhold og antyder, at fremtidige ændringer kan få betydelige konsekvenser for regionale vandressourcer og farer.

"Denne undersøgelse repræsenterer grundlæggende videnskab vedrørende fysikken i den nordamerikanske monsun, men føder tilbage på vejret til klimaforudsigelser og opbygning af robusthed for vores vandforsyning og reaktioner på farer, "sagde Kapnick." Jeg er begejstret for dette spring fremad for at forbedre vores modeller og for de potentielle applikationer, de vil levere i fremtiden til samfundet. "

Deres resultater fremhæver muligheden for en stærk nedbørsreduktion i den nordlige kant af monsunen som reaktion på opvarmning, med konsekvenser for de regionale vandressourcer, landbrug og økosystemer.

"Monsunregn er kritisk for det sydvestlige USA og det nordvestlige Mexico, alligevel er skæbnen for den nordamerikanske monsun ganske usikker, sagde Pascale, hovedforfatteren på papiret. "Monsunens fremtid vil have direkte indvirkning på landbruget, om levebrød. "

Tidligere generelle cirkulationsmodeller har antydet, at monsunerne simpelthen skiftede senere, med faldende regnvejr i juli, men øget nedbør i september og oktober.

"Konsensus havde været, at global opvarmning forsinkede monsunen ... hvilket også er det, vi fandt med simuleringen, hvis du ikke korrigerede SST -forstyrrelserne, "Sagde Pascale." Ukontrolleret, SST -forspændingerne kan ændre responsen betydeligt. De kan narre os, introducere artefakter, der ikke er virkelige. "

Når disse fordomme blev korrigeret for, forskerne opdagede, at monsunen ikke bare er forsinket, men at den samlede nedbør står over for en dramatisk reduktion.

Det har betydelige konsekvenser for regionale politikere, forklarede Kapnick. "Vandinfrastrukturprojekter tager år til et årti at planlægge og bygge og kan vare årtier. De kræver viden om fremtidens klima ... for at sikre vandforsyning i tørre år. Vi havde tidligere vidst, at andre globalt anvendte modeller ikke havde en korrekt nordamerikansk monsun. Denne undersøgelse omhandler dette behov og fremhæver, hvad vi skal gøre for at forbedre modellerne for den nordamerikanske monsun og forståelse af vand i sydvest. "

Den nye model antyder også, at regionens berømte tordenvejr kan blive mindre almindelige, da den reducerede regn er forbundet med øget stabilitet i den nedre til midterste troposfære og svækket atmosfærisk konvektion.

"Den nordamerikanske monsun er også relateret til ekstreme nedbørshændelser, der kan forårsage oversvømmelser og tab af liv, "Kapnick sagde." At vide, hvornår monsunen starter og forudsige, hvornår store begivenheder vil ske, kan bruges til tidlige advarsler og planlægning for at undgå tab af liv og materielle skader. Dette papir repræsenterer det første store skridt i retning af at opbygge bedre systemer til at forudsige monsunregn. "

Forskerne valgte at tackle regionen delvist, fordi tidligere, modeller med grovere opløsning havde vist, at dette område ville tørre ud, en forudsigelse, der er blevet bekræftet i de senere års tørke og naturbrande. Men de fleste af disse tørker tilskrives ændringen i vinterstorme, sagde Pascale.

"Stormbanen forventes at bevæge sig mod nord, så disse regioner kan få mindre regn om vinteren, men det var meget usikkert, hvad der sker med monsunen, som er den anden bidragyder til regnen i regionen. Vi vidste ikke, og det er afgørende at vide, " han sagde.

I deres model, forskerne var i stand til at drille virkningerne af en faktor ad gangen, som tillod dem at undersøge og kvantificere monsunresponsen til fordobling af atmosfærisk kuldioxid, forhøjede temperaturer og andre individuelle ændringer.

Pascale understregede grænserne for denne eller enhver anden klimamodel. "De skal bruges med en forståelse af deres mangler og udnyttes til deres forventede potentiale, men ikke længere. De kan give os ganske pålidelige oplysninger om den store atmosfæriske cirkulation, men hvis du vil se på det regionale, små effekter, du skal være meget forsigtig, "sagde han." Modeller er kritiske, men de er ikke perfekte, og små ufuldkommenheder kan føre til store misforståelser. "

Han fortsatte:"Vi siger ikke, 'Vi er sikre på, at det er det, der vil være, 'men vi ønskede at påpege nogle mekanismer, der er vigtige, og skal tages i betragtning i fremtidig forskning om den nordamerikanske monsun. Dette er en vanskelig region, så fremtidig forskning vil påpege, om vi havde ret, og i hvilket omfang. "