Klimaændringer gør sommervejret mere stormende og endnu mere stillestående

Klimaændringer flytter energien i atmosfæren, der giver næring til sommervejret, hvilket kan føre til stærkere tordenvejr og mere stillestående forhold for områder med mellembreddegrad på den nordlige halvkugle, inklusive Nordamerika, Europa, og Asien, finder en ny MIT-undersøgelse.

Forskere rapporterer, at stigende globale temperaturer, især i Arktis, omfordeler energien i atmosfæren:Mere energi er tilgængelig til at brænde tordenvejr og andre lokale, konvektive processer, mens mindre energi går mod ekstratropiske cykloner om sommeren - større, mildere vejrsystemer, der cirkulerer over tusindvis af kilometer. Disse systemer er normalt forbundet med vinde og fronter, der genererer regn.

"Ekstratropiske cykloner ventilerer luft og luftforurening, så med svagere ekstratropiske cykloner om sommeren, du ser på potentialet for flere dage med dårlig luftkvalitet i byområder, " siger studieforfatter Charles Gertler, en kandidatstuderende i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber (EAPS). "Bevæger sig ud over luftkvaliteten i byerne, du har potentiale for mere ødelæggende tordenvejr og mere stillestående dage med måske længerevarende hedebølger."

Gertler og hans medforfatter, Lektor Paul O'Gorman fra EAPS, offentliggør deres resultater i Proceedings of the National Academy of Sciences .

En skrumpende gradient

I modsætning til mere voldsomme tropiske cykloner som orkaner, ekstratropiske cykloner er store vejrsystemer, der forekommer polvendt i forhold til Jordens tropiske zone. Disse stormsystemer genererer hurtige ændringer i temperatur og fugtighed langs fronter, der fejer hen over store skår af USA. Om vinteren, ekstratropiske cykloner kan piske op i Nor'easters; om sommeren, de kan bringe alt fra almindelig overskyethed og lette byger til kraftige vindstød og tordenvejr.

Ekstratropiske cykloner lever af atmosfærens vandrette temperaturgradient - forskellen i gennemsnitstemperaturer mellem nordlige og sydlige breddegrader. Denne temperaturgradient og fugtigheden i atmosfæren producerer en vis mængde energi i atmosfæren, der kan give næring til vejrbegivenheder. Jo større gradienten er mellem, sige, Arktis og ækvator, jo stærkere er en ekstratropisk cyklon sandsynligvis.

I de seneste årtier har Arktis er blevet varmere hurtigere end resten af ​​jorden, i realiteten krymper atmosfærens vandrette temperaturgradient. Gertler og O'Gorman spekulerede på, om og hvordan denne opvarmningstendens har påvirket den energi, der er tilgængelig i atmosfæren til ekstratropiske cykloner og andre sommervejrfænomener.

De begyndte med at se på en global reanalyse af registrerede klimaobservationer, kendt som ERA-interim reanalyse, et projekt, der siden 1970'erne har indsamlet tilgængelige satellit- og vejrballonmålinger af temperatur og luftfugtighed rundt om i verden. Ud fra disse målinger, projektet producerer et finkornet globalt gitter af estimeret temperatur og fugtighed, i forskellige højder i atmosfæren.

Fra dette gitter af skøn, holdet fokuserede på den nordlige halvkugle, og områder mellem 20 og 80 breddegrader. De tog den gennemsnitlige sommertemperatur og luftfugtighed i disse regioner, mellem juni, Juli, og august for hvert år fra 1979 til 2017. De indførte derefter hvert årligt gennemsnit af temperatur og fugtighed om sommeren i en algoritme, udviklet på MIT, der estimerer mængden af ​​energi, der ville være tilgængelig i atmosfæren, givet de tilsvarende temperatur- og luftfugtighedsforhold.

"Vi kan se, hvordan denne energi går op og ned gennem årene, og vi kan også adskille, hvor meget energi der er til rådighed til konvektion, som ville manifestere sig som tordenvejr f.eks. versus større cirkulationer som ekstratropiske cykloner, " siger O'Gorman.

Ser ændringer nu

Siden 1979, de fandt, at energien til rådighed for ekstratropiske cykloner i stor skala er faldet med 6 procent, der henviser til, at den energi, der kunne brænde mindre, flere lokale tordenvejr er steget med 13 procent.

Deres resultater afspejler nogle nylige beviser på den nordlige halvkugle, tyder på, at sommervinde forbundet med ekstratropiske cykloner er faldet med den globale opvarmning. Observationer fra Europa og Asien har også vist en styrkelse af konvektiv nedbør, fx fra tordenvejr.

"Forskere finder disse tendenser i vind og nedbør, der sandsynligvis er relateret til klimaændringer, " siger Gertler. "Men det er første gang nogen har robust forbundet den gennemsnitlige ændring i atmosfæren, til disse underdaglige tidsskalabegivenheder. Så vi præsenterer en samlet ramme, der forbinder klimaændringer med dette skiftende vejr, som vi ser."

Forskernes resultater estimerer den gennemsnitlige indvirkning af global opvarmning på sommerenergien af ​​atmosfæren over den nordlige halvkugle. Fremadrettet, de håber at kunne løse dette yderligere, for at se, hvordan klimaændringer kan påvirke vejret i mere specifikke regioner i verden.

"Vi vil gerne finde ud af, hvad der sker med den tilgængelige energi i atmosfæren, og sæt tendenserne på et kort for at se, om det er sige, går op i Nordamerika, versus Asien og oceaniske regioner, "O'Gorman siger. "Det er noget, der skal studeres mere."