Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Natur

En regnstormgenerator vurderer nedbørsmængden i vandskel under simuleringer af klimaændringer

Denne monsunregnstorm i New Mexico er en form for konvektiv nedbør, der kan føre til enorme oversvømmelser og efterfølgende katastrofer. Kredit:Colleen Gino

Colorado-floden vælter gennem varierede landskaber, dræning af vandskel fra syv vestlige stater. Denne 1, 450 kilometer langt system er en kritisk vandforsyning for landbruget, industri og kommuner fra Denver til Tijuana.

I tørlandet i Colorados nedre bassin, dannet af Nevada, Arizona og Californien, tordenvejr - kendt i meteorologisk sprogbrug som konvektiv nedbør - kontrollerer typisk afstrømning, strøm flow, vandforsyning og oversvømmelsesrisiko for menneskelige befolkninger ud over vandtilgængeligheden til vegetationen.

Konvektiv nedbør, som kan føre til store oversvømmelser og efterfølgende katastrofer, genereres af varme fra jordens overflade. Fugt stiger hurtigt op i atmosfæren og kondenserer derefter meget hurtigt for at danne pludselige regnbyger, som er dårligt forstået inden for globale klimamodeller og datasæt.

Forskere bruger sådanne oplysninger til at undersøge, hvordan fremtidige klimaændringer vil påvirke nedbør, men til dato har de for det meste slået til, når det kommer til konvektiv nedbør. Bedre forståelse af denne type nedbør kan hjælpe videnskabsmænd med at forbedre statistisk vurdering og forudsigelse af klimaændringer gennem modellering.

Til det formål, hydrologer fra UC Santa Barbara's Earth Research Institute har udviklet en simpel regnstormgenerator (STORM). Deres model simulerer nedbør i vandskel under forskellige klimaændringsscenarier, der afspejler forskelle i graden af ​​fugtighed eller storm. Holdets resultater, som står i journalen Miljøforskningsbreve , give indsigt i observerede eller forventede regionale hydrologiske tendenser.

"Vi tackler et generelt problem, der har regionale konsekvenser, især i områder med mangel på vand, " sagde Michael Singer, også underviser ved Cardiff University i Wales. "Det generelle problem er, vi ved, at klimaændringer finder sted over hele kloden, men hvad vi ikke ved er, hvordan det vil påvirke konvektiv nedbør og tilhørende afstrømning."

Singer og hans medforfatter, Katerina Michaelides, løst problemet ved at skabe en model, der sætter forskere i stand til at undersøge forskellige typer klimaændringer. De anvendte det på området omkring Walnut Gulch Experimental Watershed i Arizona, et sted med fremragende langsigtede historiske nedbørsdata registreret på minutbasis.

"For en stund, der har været mysteriet med et faldende afstrømningssignal i det nedre Colorado River-bassin, især i San Pedro-floden nedstrøms for Walnut Gulch, hvilket er meget vigtigt regionalt i det sydøstlige Arizona, " Forklarede Singer. "I denne del af bassinet, folk havde længe haft mistanke om, at der kom mindre afstrømning ind i disse vandløb fra flygtige bifloder - flygtig, hvilket betyder, at de flyder nogle gange, men er tørre det meste af tiden."

Kombinationen af ​​STORM-modellen med analyse af nedbørsdatasættet gjorde det muligt for efterforskerne at få indsigt i årtiers tendenser i monsunens nedbørsintensitet under klimaændringer. De fandt ud af, at der har været en stigning i nedbør, men mindre vand leveret i kraftige storme. Dette strider imod tidligere forestillinger om, hvordan nedbør bør reagere på atmosfærisk opvarmning. Forskerne tilskrev fænomenet, at mindre fugt blev importeret til regionen fra Californien-bugten eller Stillehavet under monsunerne.

"Selvom det generelt regner mere, hver storm er mindre intens og slipper mindre vand, " sagde Singer. "Mens mængden af ​​nedbør stiger gennem tiden, og de mindre storme dumper mere nedbør generelt, det kommer i mindre og hyppigere sprøjter. Denne nedbør med lavere intensitet indebærer mindre afstrømning over overfladen, hvilket betyder, at vi burde se et fald i afstrømningen over et helt bassin. Og vores modelresultater stemmer godt overens med afstrømningsdata:Der har været et fald i afstrømningen inden for denne flygtige strøm."

Stadig, denne ændring i flygtig afstrømning var for lille til at påvirke nedstrøms flow i sig selv. Singer foreslog, at et regionalt fald i snepakker og mindre grundvandsopladning ved bjergfronterne har påvirket vandressourcerne negativt.

"Man kan sige, at hele Colorado River-bassinet er blevet påvirket på mange måder af klimaændringer, " forklarede Michaelides, også seniorlektor ved University of Bristol i Storbritannien. "Anden forskning har vist fald i afstrømningen til det øvre Colorado-bassin, så vores resultater giver støtte til et bredere regionalt fald i vandressourcerne, hvilket sandsynligvis er, hvad vi vil se mange steder i verden."

Selvom STORM blev udviklet ved hjælp af data fra et regnmålernetværk i et enkelt drænbassin, det gælder overalt. STORM gør det muligt for forskere at undersøge, gennem flere årtier, detaljerne om, hvor der falder nedbør, og hvor meget der faldt pr. minut. Til dato, Singer og Michaelides har brugt det til at identificere reelle klimaændringer over en bred region, men de er i gang med at koble STORM til en afstrømningsmodel for at udforske scenarier for klimaændringer, og hvordan de virkelig kan påvirke størrelsen og hyppigheden af ​​afstrømningen.


Varme artikler