Ny matematisk model til at forudsige nedbørsændringer

Forskere, der studerer global opvarmning, er i stand til at projektere fremtidige rumlige opvarmningsmønstre med tillid. Imidlertid, ændringer og rumlige mønstre i nedbør er svære at forudsige. Men nu giver en undersøgelse af forskere ved Stony Brook University's School of Marine and Atmospheric Sciences (SoMAS) en ny matematisk metode til at forstå de fysiske årsager til fremtidige regionale nedbørsændringer, som har indflydelse på miljøet, klima og mange former for menneskelige aktiviteter på verdensplan. Metoden er beskrevet i et papir, der skal offentliggøres i Kommunikation Jord og miljø.

Hovedforfatter Wengui Liang, en SoMAS -doktorand, og hans ph.d. rådgiver Minghua Zhang, Ph.d., Kære professor, fokuseret på det geografiske område i Østasien, hvor de atmosfæriske processer relateret til regn tydeligt kan illustreres.

Ved hjælp af store ensemblesimuleringer fra Community Earth System Model og fra Coupled Model Intercomparison Project, Liang og Zhang detaljerede robuste nedbørskalering med temperaturer i Østasien. De byggede deres teori på afvigelsen af ​​nedbørsændringer i regionen fra noget, der kaldes Clausius-Clapeyron-skalering af lokal termodynamik. Denne teori forbinder robuste klimaforandringsegenskaber ved svækkelse af vestlig jet, stigende fugtgradient sammen med adskillelsen af ​​dynamiske og hydrologiske amplituder i atmosfæriske hvirvler (eller hvirvel af atmosfærisk luft) med nedbørskalering.

De fandt ud af, at de svækkede vestlige vendinger som følge af den faldende polar-til-ækvator temperaturgradient, og den stigende vand-damp-gradient fra land til hav som følge af Clausius-Clapeyron-skaleringen, sammen med bølgeamplitudeændringer af vanddampindhold i atmosfæriske hvirvler, forårsage afvigelse af regional skalering af nedbør. Disse processer fungerer sammen for at reducere den termodynamiske skaleringshastighed om sommeren, men fastholder denne hastighed om vinteren - en fremskrivning, der indebærer en mindre signifikant nedbørstigning om sommeren, men større stigninger i nedbør om vinteren i Østasien.

"Dette fund hjælper os med at forstå, hvorfor forudsigelser om regional nedbør i fremtiden er forskellige efter forskellige modeller, og er mere pålidelige i nogle regioner end i andre regioner, "siger Zhang." Disse resultater kan bruges af forskere til at reducere modelusikkerheder og af embedsmænd til at planlægge brug af vandressourcer og infrastrukturforvaltning. "

Forskerne mener, at deres metode kan bruges i andre regioner i verden til at undersøge rumlige og sæsonmæssige mønstre af fremtidige nedbørsændringer.