Klimaændringer ændrer vinternedbør på tværs af den nordlige halvkugle

Et team af forskere har med succes afprøvet indflydelsen af ​​menneskeskabte klimaændringer på vinternedbør i det meste af det sidste århundrede, viser, at det opvarmende klima væsentligt ændrer vinterens nedbør og snefald på tværs af den nordlige halvkugle.

Studiet, ledet af forskere ved National Center for Atmospheric Research (NCAR), brugte en innovativ tilgang, der var afhængig af observationer af nedbør og store atmosfæriske cirkulationsmønstre, sammen med statistiske teknikker og computerklimasimuleringer. Dette gjorde det muligt for forskerholdet at identificere mængden af ​​gennemsnitlig månedlig nedbør i specifikke regioner i Nordamerika og Eurasien, der faldt som følge af menneskelig påvirkning af klimaet, snarere end naturlig variation.

"Jeg syntes, det var ret afslørende, " sagde NCAR seniorforsker Clara Deser, medforfatter til undersøgelsen. "Vores forskning viser, at menneskeskabte klimaændringer klart har påvirket nedbør gennem de sidste 100 år."

Resultaterne viser, at opvarmning af temperaturer forbundet med menneskelige emissioner af drivhusgasser ansporede til en mærkbar stigning i vinternedbør i udbredte regioner i det nordlige Eurasien og det østlige Nordamerika siden 1920.

Arbejdet kan vise vej til mere detaljerede undersøgelser af klimaændringernes indflydelse på nedbørsændringer året rundt. Nedbør globalt forventes at stige med et gennemsnit på 1-2% pr. yderligere grad Celsius, fordi en varmere atmosfære rummer mere vanddamp. Men lokale ændringer kan være meget varierende, med nogle regioner, der bliver tørrere og andre langt vådere.

Studiet, af forskere ved NCAR, Lanzhou Universitet i Kina, og universitetet i Toulouse i Frankrig, blev offentliggjort i AGU-tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve . Det blev delvist finansieret af National Science Foundation, som er NCARs sponsor.

Subtrahering af indflydelsen af ​​naturlig variabilitet

Forskere i årevis har udført tilskrivningsundersøgelser for at bestemme, i hvilket omfang ændringer i vejrmønstre kan tilskrives menneskelig indflydelse på klimaet. Brug af computermodeller og observationer, nationale og internationale forskerhold har gentagne gange påvist, at globalt opvarmende temperaturer siden 1950'erne i høj grad skyldes samfundets udledning af kuldioxid og andre varmefangende drivhusgasser.

Men at bestemme drivhusgassernes rolle i århundrede lange nedbørstendenser på tværs af kontinenter er meget udfordrende, fordi nedbør påvirkes af lokale og varierende vejrforhold, gør det vanskeligt at gennemskue de langsigtede ændringer midt i støjen fra dag-til-dag og år-til-år ændringer i vejret. Forskere har tidligere været afhængige af et stort antal klimamodelsimuleringer for at forsøge at opdage signalet om langsigtede nedbørstendenser.

I den nye undersøgelse, forskerne brugte observationer, frem for klimamodeller, at bestemme indflydelsen af ​​et skiftende klima på nedbøren. De reducerede i det væsentlige spørgsmålet til et subtraktionsproblem:hvis du fjerner mængden af ​​nedbør, der er forårsaget af naturlig variabilitet, så kan forskellen mellem det og det, der faktisk faldt, sandsynligvis tilskrives samfundets indvirkning på klimaet.

Forskerne vendte sig mod en innovativ tilgang kendt som dynamisk tilpasning. Dette bestod i at anvende statistiske teknikker til observationer af storskala cirkulationsmønstre i atmosfæren for hver vintermåned fra 1920 til 2015. Disse cirkulationsmønstre, såsom placeringen af ​​høj- og lavtrykssystemer over Nordamerika og Eurasien, opstår uafhængigt af opbygningen af ​​varmefangende drivhusgasser.

Ved at aggregere alle cirkulationsmønstre, forskerne kunne estimere den typiske mængde nedbør, der ville falde, når et bestemt cirkulationsmønster opstår. Holdet sammenlignede derefter resultaterne med målinger af den nedbør, der faktisk faldt. Forskellen mellem de to - mængden af ​​nedbør, der ville være forbundet med de store cirkulationsmønstre under naturlige forhold og de faktiske nedbørstendenser - afslørede indflydelsen af ​​klimaændringer.

Resultaterne viste, at det opvarmende klima har ført til øget vinternedbør i det nordøstlige Nordamerika, samt en lille region i det nordvestlige Nordamerika. Klimaændringer har også bidraget til en stigning i nedbør over store dele af det nordvestlige og nordlige centrale Eurasien.

I modsætning, undersøgelsen indikerede, at klimaændringer kan have haft en udtørrende indflydelse på dele af det centrale og sydvestlige Nordamerika - selvom det ikke er nok til at opveje naturlig variation - og på store dele af det sydlige Eurasien. Imidlertid, Forfatterne advarede om, at resultaterne for disse regioner var mindre udtalte og ikke statistisk signifikante.

Deser og hendes kolleger fokuserede på vinteren, fordi nedbør på den tid af året er drevet af brede atmosfæriske mønstre, der er lettere at se i dataene end lokale forhold, der påvirker sommernedbør, såsom jordfugtighed og individuelle tordenvejr. De koncentrerede sig om den nordlige halvkugle, fordi den indeholder langt flere målinger af nedbør end den sydlige halvkugle.

Resultaterne var i god overensstemmelse med klimamodelsimuleringer af menneskeskabte ændringer i nedbør, give en uafhængig verifikation af modellerne.

"Forskere henvendte sig tidligere til klimamodeller for at få svar. Her, klimamodellerne kommer først ind til sidst for at bekræfte det, vi har drillet ud af observationer uafhængigt, " sagde NCAR-forsker Flavio Lehner, medforfatter til undersøgelsen. "Jeg tror, ​​at dette er det store videnskabelige gennembrud i dette arbejde."

Lehner og Deser brugte den samme teknik i en separat undersøgelse, udgivet i Geofysiske forskningsbreve sidste år, at vise, at den seneste udtørring i det sydvestlige USA i vid udstrækning kan tilskrives naturlig variabilitet.

Understøttende beviser fra internationale undersøgelser

Den nye undersøgelse byggede på detaljerede, internationale datasæt af historiske nedbørsmålinger og atmosfæriske cirkulationsmønstre. Den trak også på to datasæt af globale klimasimuleringer. En, kendt som det store ensemble, brugte den NCAR-baserede Community Earth System Model (CESM) til at skabe 40 simuleringer af globalt klima begyndende i 1920 - hver med lidt forskellige startbetingelser. Den anden bestod af simuleringer fra 37 verdensførende klimamodeller, herunder CESM, som blev brugt til et internationalt klimaforskningsprojekt kendt som Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5).

Resultaterne understøtter internationale undersøgelser, der har brugt kraftfulde klimamodeller til at forsøge at gennemskue drivhusgassernes indflydelse. For eksempel, CMIP5-projektet viste et lignende mønster af nedbørstendenser på grund af klimaændringer. Denne forskning var udelukkende baseret på computersimuleringer, og dens resultater var mindre detaljerede end den nye undersøgelse.

"Da vi så, hvor godt vores tilgang, som udelukkende er baseret på observationsdata, aftalt med klimamodellerne, vi blev overraskede, fordi disse er to uafhængige måder at se på klimaændringer på, "Deser sagde. "Graden af ​​overensstemmelse med både amplituden og de rumlige mønstre for nedbørsændring var virkelig imponerende."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.