Hvorfor giver store storme så meget mere regn? Opvarmning, Ja, men også vind

I tre orkansæsoner i træk, storme med rekordstor nedbør har forårsaget katastrofale oversvømmelser i det sydlige USA:Harvey i 2017, Firenze i 2018 og Imelda i 2019.

En ny analyse fra Princeton-forskere forklarer, hvorfor denne tendens sandsynligvis vil fortsætte med den globale opvarmning. Både det højere fugtindhold i varmere luft og stormenes stigende vindhastigheder bidrager til at producere vådere storme, forskerne rapporterede i en undersøgelse offentliggjort den 18. oktober i Natur Partner Journal Klima og atmosfærisk videnskab .

"Potentielle ændringer i hyppigheden af ​​forekomst og nedbørsrater fra tropiske cykloner er store bekymringer for oversvømmelser i USA, især for byområder langs Golf- og Atlanterhavskysten, " sagde medforfatter James Smith, Princetons William og Edna Macaleer professor i ingeniørvidenskab og anvendt videnskab. "Denne undersøgelse giver et vigtigt skridt i forståelsen af ​​nedbørshastigheden af ​​problemet; billedet er et, hvor ændringer i nedbørens ekstremer bør undersøges omhyggeligt i vurderingen af ​​oversvømmelsesrisici."

Resultaterne hjælper med at løse et puslespil, der er opstået fra nyere klimamodelleringsundersøgelser. Modeller anslår, at i slutningen af ​​århundredet vil regnmængden for orkaner stige op til dobbelt så hurtigt, som man kunne forvente, alene på grund af stigende fugt fra stigende havoverfladetemperaturer. Princeton-holdet ønskede at forstå, hvilke andre kræfter der kunne bidrage til de vådere storme.

"En forudsagt stigning, der overstiger simpel teori, gav os en lille smule ubehag, fordi vi kun stoler på vores forudsigelser i det omfang, vi kan forstå dem, og i det omfang de viser sig i observationer, " sagde medforfatter Gabriel Vecchi, en professor i geovidenskab og Princeton Environmental Institute.

Forskerne havde mistanke om, at vind kunne spille en rolle. Klimamodeller fremskriver også, at tropiske stormvinde vil styrke, når temperaturerne stiger, og observationsundersøgelser har vist, at storme med stærkere vinde har en tendens til at producere højere nedbørsmængder. Vecchi og hans kolleger begrundede, at en kombination af højere havoverfladetemperaturer og stærkere storme kunne forklare de forudsagte stigninger i nedbørsrater.

For at teste denne hypotese, hovedstudieforfatter Maofeng Liu, en postdoc forskningsassistent i civil- og miljøteknik, udtænkt en tilgang til at isolere effekten af ​​stigende vindhastigheder:Han overvejede nedbørsraterne for forventede storme i separate grupper i henhold til deres vindintensitet.

For hvert af seks havbassiner, hvor der dannes tropiske cykloner, Liu grupperede storme efter deres maksimale vedvarende vindhastigheder:tropiske storme, med vind mellem 39 og 73 miles i timen; og orkaner i Saffir-Simpson kategori 1 til 5, med kategori 4 og 5 samlet på grund af det mindre antal storme på dette intensitetsniveau.

Liu brugte denne resampling-metode til at analysere mere end 4, 000 simulerede storme under nuværende og fremtidige klimaforhold. Tilgangen afslørede, at inden for hver stormintensitetskategori, stigninger i nedbørsrater med stigende temperaturer stemte godt overens med den forventede stigning pr. grad Celsius ifølge klassisk termodynamik (ca. 7%). Først når storme af alle intensiteter blev grupperet sammen, så nedbørsmængderne ud til at overstige, hvad der ville forventes at ske som følge af temperaturstigninger alene.

"Vi fandt ud af, at ikke kun en storms holdekapacitet for vanddamp steg på grund af global opvarmning, " sagde Liu, "men også at stormene blev stærkere og bidrog til højere nedbørsrater."

Vecchi bemærkede, at flere undersøgelser har vist, at den nuværende sandsynlighed for en storm som orkanen Harvey er dobbelt så høj på grund af global opvarmning. "Denne undersøgelse giver en erklæring om fremtiden, " sagde han. "Men vi har denne konvergens, hvor vores observationer begynder at vise den øgede nedbør, som vores modeller har forudsagt i et stykke tid, og nu har vi også en klar teoretisk forståelse af, hvorfor det skal ske."