Fejlrettelse betyder, at Californiens fremtidige vådere vintre måske aldrig kommer

Californien og andre områder i det sydvestlige USA kan se mindre fremtidig vinternedbør end tidligere forudsagt af klimamodeller. Efter at have undersøgt en vedvarende fejl i udbredte modeller, forskere ved Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory vurderer, at Californien sandsynligvis vil opleve mere tørre vintre i fremtiden end forventet af nogle klimamodeller, hvilket betyder, at beboerne kan se mindre forårsafstrømning, højere forårstemperaturer, og en øget risiko for naturbrande i de kommende år.

Jordforsker Lu Dong, som ledede undersøgelsen sammen med atmosfærisk videnskabsmand Ruby Leung, præsenterede sine resultater på American Geophysical Unions efterårsmøde tirsdag, 1. december, og besvarer spørgsmål virtuelt på onsdag, 16. december.

Som ufuldkomne simuleringer af meget komplekse systemer, nutidens klimamodeller har skævheder og fejl. Når nye modelgenerationer raffineres og bliver mere og mere præcise, nogle skævheder reduceres, mens andre bliver hængende. En sådan langvarig bias i mange modeller er misrepræsentationen af ​​en vigtig cirkulationsfunktion kaldet den intertropiske konvergenszone, almindeligvis kendt som ITCZ.

ITCZ markerer et område lige nord for Jordens ækvator, hvor nordøstlige passatvinde fra den nordlige halvkugle støder sammen med sydøstlige passatvinde fra den sydlige halvkugle. Stærkt sollys og varmt vand opvarmer luften her, giver den energi sammen med den fugt, den holder for at bevæge sig opad.

Når luften stiger, det udvider sig og køler. Kondenserende fugt giver mere energi til at producere tordenvejr med intens nedbør. Fra rummet, man kan endda se et tykt bånd af skyer, ubrudt i hundreder af kilometer, mens de bevæger sig rundt i regionen.

"ITCZ producerer den stærkeste, lang række af vedvarende konvektion i verden, " sagde Dong. "Det kan påvirke det globale vandkredsløb og klimaet over store dele af Jorden, "inklusive, tilføjede hun, Californiens klima.

Fordobling af klimamodelbias

Mange klimamodeller afbilder fejlagtigt en dobbelt ITCZ:to bånd vises i begge halvkugler i stedet for en, hvilket giver usikkerhed i modelfremskrivninger. Forskere omtaler dette som dobbelt-ITCZ-bias. Variationer i vind- og tryksystemerne, der påvirker ITCZ, øger denne usikkerhed.

"Der er meget usikkerhed i Californiens fremtidige nedbør, " sagde Dong, der beskrev klimamodeller, der projicerer en række vintervåde i staten i gennemsnit over flere år, fra høje stigninger til små fald. "Vi vil gerne vide, hvor denne usikkerhed kommer fra, så vi bedre kan fremskrive fremtidige ændringer i nedbør."

For at se gennem effekten af ​​dobbelt-ITCZ bias og skabe mere nøjagtige projektioner, Dong og atmosfærisk videnskabsmand Ruby Leung analyserede data fra næsten 40 klimamodeller, afdækning af statistiske og mekanistiske sammenhænge mellem bias og modellernes output. Broderparten af ​​de modeller, de analyserede, forudsagde en skærpelse af Californiens sæsonbestemte nedbørscyklus, bringer vådere vintre og tørrere efterår og forårssæsoner.

Blød, hvid sne hviler på hver side af en californisk vandvej. Vinternedbør omfatter mere end bare regn, omfatter snepakning i bjergområder og andre faktorer, der påvirker klimaprocesser hele året.

Mindre vand, mere ild

Disse afslørede forhold, Dong sagde, sår nu tvivl om estimater fra CMIP5-modeller, der forventede vådere vintre i fremtiden. Modeller med en større dobbelt-ITCZ bias, det viser sig, har en tendens til at overdrive de våde vintre i det sydvestlige USA. De undervurderer også de tørre vintre i Middelhavsområdet, som også byder på udtalte våde vintre og tørre somre svarende til Californien, under opvarmende klimascenarier.

Korrigering for skævheden reducerer vinternedbørsfremskrivninger til et niveau, der er nogenlunde lig med Californiens nuværende vintre, svarende til små ændringer og ingen fremtidige vådere vintre. I Middelhavsområdet, sagde Dong, korrektionen betyder, at vintertørringen intensiveres med 32 procent.

"En vigtig konsekvens af dette arbejde, " sagde Dong, "er, at en reduktion i estimeret vinternedbør sandsynligvis vil betyde en reduktion i forårets afstrømning og en stigning i forårstemperaturen, og begge øger sandsynligheden for naturbrandrisiko i Californien."

At lære af klimamodeller

Selvom undersøgelsens fokus udelukkende var begrænset til vinternedbør, sagde Leung, dens implikationer rækker til alle årstider.

"Konsekvenserne handler ikke kun om, hvor våde ting vil eller ikke vil være, " sagde Leung. "Når folk tænker på nedbør, de har en tendens til at tænke på, hvor meget regn de får. Men nedbør har mange konsekvenser, som snepakke i bjergområder, for eksempel, og det betyder, at de ændringer, vi ser i vinternedbør, vil have efterfølgende konsekvenser for foråret eller endda sommertid. Påvirkningerne påvirker ikke kun vinteren; de vil kunne mærkes hele året."

Resultaterne lover ikke godt for landbrugsproduktionen, da over en tredjedel af landets grøntsager dyrkes i californisk jord, og to tredjedele af dens frugter og nødder dyrkes på californiske gårde, ifølge California Department of Food and Agriculture. Mandler og druer, to særligt vandhungrende afgrøder, var blandt statens mest producerende råvarer, indbragte tilsammen 11,5 milliarder dollars i 2019.

Over 4 millioner acres og næsten 10, 500 strukturer brændte i statens naturbrandsæson i 2020. Brandsæsonen er blevet længere, ifølge Cal Fire, som nævner varmere forårstemperaturer som en af ​​grundene til, at skove nu er mere modtagelige for naturbrande.

Dong og hendes forskningspartnere håber, at resultaterne vil informere ressourceforvaltningsgrupper bedre, når de forbereder sig på kommende naturbrandsæsoner og planlægger tørrere vintre end forventet.

Dobbelt-ITCZ bias er fremtrædende i alle CMIP5 klimamodeller, sagde Leung, samt CMIP6-modeller, den seneste generation, selvom sidstnævnte ikke blev taget i betragtning i dette værk. "Hvis man ser på hele ensemblet af modeller, " sagde Leung, "du ser ret lignende skævheder."