Nyligt identificeret jet-stream-mønster kan bringe globale fødevareforsyninger i fare, siger undersøgelse

Forskere har identificeret systematiske slyngninger i den kloden-cirkulerende nordlige jetstrøm, der har forårsaget samtidige afgrødeskadelige hedebølger i vidt adskilte brødkurv-regioner - en tidligere ikke-kvantificeret trussel mod den globale fødevareproduktion, de siger, kan forværres med den globale opvarmning. Forskningen viser, at visse former for bølger i den atmosfæriske cirkulation kan blive forstærket og derefter låse på plads i længere perioder, udløser de samtidige hedebølger. Berørte dele af Nordamerika, Europa og Asien producerer tilsammen en fjerdedel af verdens fødevareforsyning. Undersøgelsen vises i denne uge i tidsskriftet Natur klimaændringer .

"Vi fandt en 20-dobling af risikoen for samtidige hedebølger i store afgrødeproducerende regioner, når disse globale vindmønstre er på plads, " sagde hovedforfatter Kai Kornhuber, en postdoc-forsker ved Columbia University's Earth Institute. "Indtil nu, dette var en underudforsket sårbarhed i fødevaresystemet. Under disse begivenheder er der faktisk en global struktur i den ellers ret kaotiske cirkulation. Klokken kan ringe i flere områder på én gang."

Kornhuber advarede om, at hedebølgerne næsten helt sikkert vil blive værre i de kommende årtier, mens verden bliver ved med at varme. Slyngningerne, der forårsager dem, kan også potentielt blive mere udtalte, selvom dette er mindre sikkert. Fordi fødevarer i stigende grad handles på globalt plan, begge virkninger kan føre til fødevaremangel selv i områder langt fra dem, der er direkte påvirket af hedebølger.

Jetstrømmen er en hurtigt bevægende flod af luft, der kontinuerligt kredser om den nordlige halvkugle fra vest til øst. Det begrænser sig generelt til et relativt smalt bånd, men kan sno sig nord eller syd, på grund af en funktion, som forskere kalder Rossby-bølger. Blandt andre effekter, disse atmosfæriske slingre kan trække kolde luftmasser fra polarområderne, eller varme fra subtroperne, ind i de folkerige mellembredder. Slingrene påvirker i høj grad det daglige vejr. Når de bliver særligt store, de kan bringe langvarige hedebølger, tørke eller oversvømmelser om sommeren; eller i koldere årstider, unormale forkølelsesperioder.

Fordi jordens atmosfæriske cirkulation er så stor og kompliceret, kun i de senere år har videnskabsmænd været i stand til at udvælge globale mønstre i Rossby-bølgerne. Den nye undersøgelse bygger på tidligere opdagelser af sådanne mønstre, og forbinder dem med målbare tab i afgrødeproduktionen.

Gennemsøgning af store mængder klimadata fra 1979 til 2018, Kornhuber og kolleger nulstillede to Rossby-bølger med specifikke bølgelængder, benævnt bølge-5 og bølge-7; det er, nord-syd slingrer i jetstrømmen, der producerer enten 5 eller 7 toppe og tilsvarende lavninger rundt om planetens omkreds. De fandt ud af, at mens bølger af lavere eller højere længder synes at slingre rundt tilfældigt, wave-5 og wave-7 mønstre kan låse sig ind i et gitter af symmetriske, ofte meget større bugter centreret over forudsigelige regioner. Bølge-5-mønstrene har en tendens til at svæve over det centrale Nordamerika, Østeuropa og Østasien; bølge-7 mønstrene over det vestlige og centrale Nordamerika, det vestlige Europa og det vestlige Asien. I begge tilfælde, resultaterne er de samme:varm luft hvirvler op fra syd til toppene, producerer unormale temperaturstigninger, der kan vare i uger. Dette reducerer igen nedbør, udtørrer jord og vegetation, og dræber afgrøder i hver region.

"Normalt, lav høst i én region forventes at blive opvejet af god høst andre steder, " sagde studiemedforfatter Dim Coumou fra Institute for Environmental Studies ved VU University Amsterdam, der har studeret Rossby-bølger i årevis. "Disse bølger kan forårsage reduceret høst i flere vigtige brødkurve samtidigt, skaber risici for den globale fødevareproduktion."

Forskerne viste, at i år, hvor disse forstærkede bølger fandt sted i to eller flere sommeruger, kornproduktionen faldt med 4 procent i gennemsnit på tværs af alle de berørte regioner, og så meget som 11 procent i en enkelt ramt region. Madprisstigninger fulgte ofte. Bølgerne ramte i 1983, 2003, 2006, 2012 og 2018, da mange temperaturrekorder faldt over hele USA, Canada, Skandinavien og Sibirien. Ud over at dræbe afgrøder, bølgerne har dræbt tusindvis af mennesker, især i Europa og Rusland, hvor aircondition er langt mindre almindeligt end i Nordamerika.

Mens undersøgelsen hovedsageligt fokuserer på varme perioder i Rossby-bølgernes nordlige toppe, det tyder også på, at modsatte yderpunkter kan forekomme i de sydlige trug. En forløberundersøgelse foretaget af Kornhuber og andre tidligere i år bemærkede, at under de nordlige hedebølger i 2018, mere sydlige regioner inklusive Balkan og Japan oplevede ekstraordinær regn og ødelæggelse fra oversvømmelser og jordskred. Under et udbrud af nordlig varme i Rusland i 2010, samtidige oversvømmelser på Indus-floden i Pakistan fordrev millioner og ødelagde afgrøder.

Mange forskere mener, at Rossby-bølger vil vokse og stoppe oftere, efterhånden som planeten opvarmes. Kornhuber sagde, at dette scenarie er ret plausibelt - næsten alle globale begivenheder har fundet sted siden 2000 - men det siger, at der endnu ikke er nok data til at danne en konsensus om dette. Uanset, han sagde, "selvom frekvensen eller størrelsen af ​​[Rossby]-bølgerne ikke ændrer sig, varmeekstremiteterne forbundet med mønstrene vil blive mere alvorlige, fordi atmosfæren som helhed opvarmes."

Studiemedforfatter Radley Horton, en klimatolog ved Columbias Lamont-Doherty Earth Observatory, en del af Earth Institute, sagde, "Hvis klimamodeller ikke er i stand til at reproducere disse bølgemønstre, risikomanagere såsom genforsikringsselskaber og fødevaresikkerhedseksperter kan stå over for en blind plet, når de vurderer, hvordan samtidige hedebølger og deres påvirkninger kan ændre sig i et opvarmende klima."

Theodore Shepherd, en professor i klimavidenskab ved University of Reading i Storbritannien, som ikke var involveret i undersøgelsen, sagde, "Vi har stærke observationsbeviser for dette bølgemønster. Det, der er åbent for diskussion, er, hvordan det kan reagere på klimaændringer." Han bemærkede, at mange videnskabelige konsensuserklæringer, herunder dem fra det mellemstatslige panel om klimaændringer har vist sig at være undervurderinger af, hvor hurtigt og langt virkningerne af global opvarmning kan bevæge sig.