Den nordamerikanske hedebølge viser, at vi har brug for at vide, hvordan klimaændringer vil ændre vores vejr

For otte dage siden, det regnede over det vestlige Stillehav nær Japan. Der var ikke noget særligt bemærkelsesværdigt ved denne regnbegivenhed, alligevel lavede det store bølger to gange.

Først, det forstyrrede atmosfæren på den helt rigtige måde for at sætte gang i en bølgegang i jetstrømmen – en flod med meget stærke vinde i den øvre atmosfære – som atmosfæriske videnskabsmænd kalder en Rossby-bølge (eller en planetarisk bølge). Derefter blev bølgen ført østpå af jetstrømmen mod Nordamerika.

Undervejs forstærkede bølgen sig, indtil den knækkede ligesom en havbølge gør, når den nærmer sig kysten. Da bølgen brød, skabte den et område med højtryk, der har været stationært over det nordamerikanske nordvest i den sidste uge.

Det er her, vores uskadelige regnbegivenhed igen skabte bølger:det låste område med højtryksluft udløste en af ​​de mest ekstraordinære hedebølger, vi nogensinde har set, smadre temperaturrekorder i Stillehavet nordvest for USA og i det vestlige Canada så langt nordpå som Arktis. Lytton i British Columbia ramte 49,6 ℃ i denne uge, før han led en ødelæggende naturbrand".

Hvad gør en hedebølge?

Selvom denne hedebølge har været ekstraordinær på mange måder, dens fødsel og udvikling fulgte en velkendt sekvens af begivenheder, der genererer hedebølger.

Hedebølger opstår, når der er højt lufttryk ved jordoverfladen. Højtrykket er et resultat af, at luften synker gennem atmosfæren. Når luften falder, trykket stiger, at komprimere luften og varme den op, ligesom i en cykelpumpe.

Synkende luft har en stor opvarmningseffekt:Temperaturen stiger med 1 grad for hver 100 meter luften presses nedad.

Højtrykssystemer er en iboende del af en atmosfærisk Rossby-bølge, og de rejser sammen med bølgen. Hedebølger opstår, når højtrykssystemerne holder op med at bevæge sig og påvirker et bestemt område i længere tid.

Når dette sker, opvarmningen af ​​luften ved at synke alene kan forstærkes yderligere ved, at jorden opvarmer luften - hvilket er særligt kraftigt, hvis jorden allerede var tør. I det nordvestlige USA og det vestlige Canada, hedebølger forstærkes af opvarmningen af ​​luft, der synker, efter at den har krydset Rocky Mountains.

Hvordan Rossby-bølger driver vejret

Dette efterlader to spørgsmål:Hvad gør et højtrykssystem, og hvorfor holder den op med at bevæge sig?

Som vi nævnte ovenfor, et højtrykssystem er normalt en del af en bestemt type bølge i atmosfæren - en Rossby-bølge. Disse bølger er meget almindelige, og de dannes, når luft forskydes mod nord eller syd af bjerge, andre vejrsystemer eller store områder med regn.

Rossby-bølger er de vigtigste drivkræfter for vejret uden for troperne, herunder det omskiftelige vejr i den sydlige halvdel af Australien. Lejlighedsvis, bølgerne vokser sig så store, at de vælter over sig selv og knækker. Brydningen af ​​bølgerne er tæt involveret i at gøre dem stationære.

Vigtigt, ligesom for den seneste begivenhed, kimen til Rossby-bølgerne, der udløser hedebølger, ligger flere tusinde kilometer vest for deres placering. Så for det nordvestlige Amerika, det er det vestlige Stillehav. Australske hedebølger udløses typisk af begivenheder i Atlanterhavet vest for Afrika.

Et andet vigtigt træk ved hedebølger er, at de ofte ledsages af høj nedbør tættere på ækvator. Når det sydøstlige Australien oplever hedebølger, det nordlige Australien oplever ofte regn. Disse regnhændelser er ikke kun bivirkninger, men de aktivt forstærker og forlænger hedebølger.

Hvad vil klimaændringer betyde for hedebølger?

At forstå mekanikken i, hvad der forårsager hedebølger, er meget vigtigt, hvis vi vil vide, hvordan de kan ændre sig, når planeten bliver varmere.

Vi ved, at øget kuldioxid i atmosfæren øger Jordens gennemsnitlige overfladetemperatur. Imidlertid, mens denne gennemsnitlige opvarmning er baggrunden for hedebølger, de ekstremt høje temperaturer frembringes af atmosfærens bevægelser, vi talte om tidligere.

Så for at vide, hvordan hedebølger vil ændre sig, når vores planet opvarmes, vi skal vide, hvordan det skiftende klima påvirker vejrbegivenhederne fremstille dem. Dette er et meget vanskeligere spørgsmål end at kende ændringen i den globale gennemsnitstemperatur.

Hvordan vil begivenheder, der spirer til Rossby-bølger, ændre sig? Hvordan vil jetstrømmene ændre sig? Bliver flere bølger store nok til at bryde? Vil højtrykssystemer blive på ét sted i længere tid? Vil den tilhørende nedbør blive mere intens, og hvordan kan det påvirke selve hedebølgerne?

Vores svar på disse spørgsmål er indtil videre noget rudimentære. Dette skyldes i høj grad, at nogle af de involverede nøgleprocesser er for detaljerede til at blive eksplicit inkluderet i de nuværende store klimamodeller.

Klimamodeller er enige om, at global opvarmning vil ændre jetstrømmenes position og styrke. Imidlertid, modellerne er uenige om, hvad der vil ske med Rossby-bølgerne.

Fra klimaændringer til vejrændringer

Der er én ting, vi ved med sikkerhed:Vi er nødt til at øge vores spil for at forstå, hvordan vejr ændrer sig, efterhånden som vores planet opvarmes, fordi vejret er det, der har den største indflydelse på mennesker og naturlige systemer.

At gøre dette, vi bliver nødt til at bygge computermodeller af verdens klima, der eksplicit inkluderer nogle af vejrets fine detaljer. (Med fine detaljer, vi mener alt omkring en kilometer i størrelse.) Dette vil igen kræve investeringer i enorme mængder computerkraft til værktøjer som vores nationale klimamodel, Australian Community Climate and Earth System Simulator (ACCESS), og databehandlings- og modelleringsinfrastrukturprojekterne i National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS), der understøtter det.

Vi bliver også nødt til at nedbryde de kunstige grænser mellem vejr og klima, som findes i vores forskning, vores uddannelse og vores offentlige samtale.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.