varmere, vådere klima kan betyde stærkere, mere intense storme

Hvordan ville dagens vejrmønstre se ud i et varmere, vådere atmosfære - et forventet skift som følge af klimaændringer?

Colorado State University-forsker Kristen Rasmussen giver ny indsigt i dette spørgsmål – specifikt, hvordan tordenvejr ville være anderledes i en varmere verden.

Adjunkten i atmosfærisk videnskab arbejder i grænsefladen mellem vejr og klima. Hun er hovedforfatter på et nyt papir i Klimadynamik der beskriver klimasimuleringer i høj opløsning på tværs af det kontinentale USA. Hendes resultater tyder på, at ekstreme tordenvejr, eller det, atmosfæriske videnskabsmænd kalder konvektive systemer, vil stige i frekvens under et varmere klimascenarie. Dette skift ville være forårsaget af fundamentale ændringer i atmosfærens termodynamiske forhold.

Til studiet, Rasmussen brugte et stærkt nyt datasæt udviklet af National Center for Atmospheric Research (NCAR) i Boulder, Colorado, hvor Rasmussen afsluttede postdoc, inden han i 2016 kom til CSU-fakultetet.

Forskerne genererede det enorme datasæt ved at køre NCARs Weather Research and Forecasting-model med en ekstrem høj opløsning på omkring 4 kilometer (ca. 2,5 miles), på tværs af hele det sammenhængende USA. Typiske klimamodeller løses kun til omkring 100 kilometer (ca. 62 miles) - ikke nær de detaljer, der er tilgængelige i det nye datasæt. Inkluderet i de nye data er skyprocesser i finere skala, end der har været tilgængelige i tidligere klimamodeller.

Ved at bruge datasættet og samarbejde med NCAR-forskere, Rasmussen ledede analyse af detaljerede klimasimuleringer. Den første kontrolsimulering omfattede vejrmønstre fra 2000-2013. Den anden simulering overlejrede de samme vejrdata med en "pseudo global opvarmning"-teknik ved hjælp af et accepteret scenario, der antager en stigning på 2 til 3 grader i gennemsnitstemperaturen, og en fordobling af atmosfærisk kuldioxid.

"Når vi sammenlignede den nuværende konvektiv befolkning med fremtiden, vi fandt, at svage til moderate storme falder i hyppighed, der henviser til, at de mest intense storme stiger i hyppighed, " sagde Rasmussen. "Dette er en indikation af et skift i den konvektive befolkning, og det giver os et billede af, hvordan ændringer i klimaet kan påvirke forekomsten af ​​tordenvejr."

For at forklare dette fund, undersøgelsen viste også, at mens mængden af ​​tilgængelig energi til konvektion stiger i et varmere og fugtigere klima, den energihæmmende konvektion øges også. Forholdet mellem disse skift giver en termodynamisk forklaring på stigende eller faldende antal storme.

Nuværende klimamodeller tager ikke ordentligt højde for skyprocesser og har lavet antagelser om deres adfærd. Faktisk, sky og mesoskala, eller mellemstor, processer i atmosfæren er blandt de største usikkerheder i nutidens klimamodeller, sagde Rasmussen.

"Nu hvor globale klimamodeller køres i højere opløsning, de har brug for mere information om de fysiske processer i skyer, for bedre at forstå alle konsekvenserne af klimaændringer, " sagde hun. "Dette var en af ​​motivationerne bag undersøgelsen."

I Rasmussens undersøgelse, skyadfærd blev mere realistisk defineret ved hjælp af data løst i 4-kilometer blokke. Det betød, at hun kunne løse topografiske træk som Rocky Mountains og lade tordenvejrene udvikle sig naturligt i deres miljø. Hendes undersøgelse redegjorde for udbredelse af organiserede storme, og inkluderede også korrekte daglige nedbørscyklusser på tværs af USA, ingen af ​​dem er nøjagtigt repræsenteret i nuværende klimamodeller.

NCAR planlægger flere klimasimuleringer, der inkluderer endnu finere detaljer af vejrprocesser. Rasmussen håber at gennemføre opfølgende undersøgelser, der tager højde for forskydninger i stormsporet, hvilket ikke blev afspejlet i hendes seneste undersøgelse.