Rekordbrækkende ekstreme varme- og kuldehændelser kan skyldes lignende underliggende mekanismer

Den højeste temperatur, der nogensinde er blevet registreret på jorden - 54,4 grader Celsius (130 grader Fahrenheit) i Death Valley, Californien, den 9. juli, 2021 - kommer kun måneder efter rekordlave temperaturer blev registreret i hele Asien og USA. I kvælende varme, resultaterne af en hurtigt opvarmende jord er klare. I en snestorm, det kan være vanskeligere at forstå, hvordan global opvarmning kan forårsage sådan iskold kulde. Et internationalt forskerhold undersøgte tre ekstreme begivenheder fra den forgangne ​​vinter for at belyse de mekanismer, der ligger til grund for sådanne udsving i temperatur og vejr.

De offentliggjorde deres resultater den 9. august i Fremskridt inden for atmosfæriske videnskaber .

"Det overordnede problem, der skal løses, er, hvorfor ekstreme vejrhændelser hyppigere er forekommet i et opvarmningsklima i løbet af de seneste årtier, og hvis forstærkning af den arktiske opvarmning spiller en førende rolle, " sagde førsteforfatter Xiangdong Zhang, professor i klima- og atmosfæriske videnskaber ved University of Alaska Fairbanks. "De ekstreme begivenheder i vinteren 2020-21 giver en unik mulighed for at undersøge, hvilke fysiske processer eller mekanismer, der driver disse begivenheder."

Forskerne undersøgte to rekordsættende udbrud af kold luft i Kina fra slutningen af ​​december 2020 til midten af ​​januar 2021, hvor både Beijing og Tiajin oplevede deres laveste temperaturer i 54 år (-19,7°C (-3,46°F) og -19,9°C (-3,82°F), henholdsvis). De overvejede også den historiske kulde, der ramte Nordamerikas midtvest og dybe syd i februar 2021, resulterede i de koldeste registrerede temperaturer i næsten et århundrede i Texas (-13,3°C (8°F) og -8,3°C (17°F) i Austin og Houston, henholdsvis).

Sammenligner man vinteren 2020-21 med de sidste 42 vintre, forskere brugte tilgængelige observationsdata og simulerede modeller til at analysere, hvordan havet og atmosfæriske begivenheder kan ligge til grund for ekstremt vejr." sådanne ekstreme vejrbegivenheder, som vi undersøger, er periodiske – de forekommer ikke hvert år, " sagde medforfatter James Overland, forskningsoceanograf ved National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Pacific Marine Environmental Laboratory i USA "Dette skyldes, at de er forårsaget af en kombination af ny global opvarmning og ekstrem, men naturligt forekommende, forløber vejrforhold i jetstrømmen og polar vortex. "

Den polære hvirvel - lavtryk, kold luft i atmosfæren centreret over Jordens poler - får køligere temperaturer til at vælte over den nordlige halvkugle om vinteren ved hjælp af Jordens jetstrøm, som omfatter luftstrømme, der strømmer fra vest til øst. Pludselige temperaturstigninger i et øvre lag af atmosfæren, kaldet pludselig stratosfærisk opvarmning, kan drastisk ændre, hvordan den polære hvirvel og jetstrøm opfører sig og interagerer, ifølge Zhang. Det resulterende vejr kan blive endnu mere ekstremt, når det kompliceres af skiftende havtemperaturer og havisen fra det arktiske hav.

"Den samtidige forekomst af uregelmæssige termiske forhold i havet i tre havbassiner og interaktionen mellem atmosfærisk dynamik drev halvkugleskala, systematiske ændringer i den atmosfæriske cirkulation, eller vejrmønster, til en ekstremt unormal tilstand, "

Selvom alle tre hændelser var forbundet med en pludselig stratosfærisk opvarmning, nedstrømseffekterne var forskellige i hver enkelt. I den første begivenhed i Østasien, kold polar luft modulerede jetstrømmen på mellembreddegraden for at styre kold luft sydpå; i den anden begivenhed, den polare hvirvel splittes, uddybe et område med lavt tryk og cirkulere med køligere arktisk luft; og i Nordamerika -arrangementet, polarhvirvelen blev også delt, men i dette tilfælde drev den lavere atmosfære til at bosætte sig dybere over syd, lægge pres på intens kold luft.

"Når man tilskriver de faktorer, der er ansvarlige for en ekstrem hændelse, vi bør have et bredt synspunkt for at fange det store billede, " sagde medforfatter Timo Vihma, forskningsprofessor ved det finske meteorologiske institut i Finland. "Det kan bestå af komplekse interaktioner mellem flere faktorer, der virker langt fra hinanden i den halvkugleformede skala. "

Medforfatter Annette Rinke, seniorforsker ved Alfred Wegener Instituttet, Helmholtz Center for Polar- og Havforskning i Tyskland, forklarede yderligere, at ekstreme vintervejrhændelser ofte er drevet af 'fjerntliggende' faktorer.

"Undersøgelsen viser, at anomalier i havtemperaturer ud over den store atmosfæriske cirkulation kan spille en nøglerolle i ekstreme vejrbegivenheder, "Sagde Rinke.

Forskerne planlægger at fortsætte med at forske i, hvordan atmosfæriske begivenheder kan foregribe og påvirke ekstremt vejr.

"Inden for koldluftaktiviteter, skyer og nedbør, og deres tilhørende latente varme, kan ændre sig, men der mangler observationer for dette, " sagde medforfatter Yunfei Fu, professor ved School of Earth and Space Science, Kinas Universitet for Videnskab og Teknologi. "Satellit-fjernmåling kan hjælpe med dette, herunder validering af modelsimuleringer, som kan hjælpe med at forudsige, hvordan forløberbegivenheder kan påvirke sådanne ting som monsunsæsonen i Østasien."

"Ved at studere disse rekordstore kuldeperioder, vi kan se det 'store billede' af ekstreme vejrbegivenheder." sagde medforfatter, Zhe Han, videnskabsmand ved Institut for Atmosfærisk Fysik, Kinesisk videnskabsakademi. "Selvom begivenhederne kan være anderledes, de kan dele lignende underliggende mekanismer, der er relateret til den globale opvarmning. Sammen med opvarmningen, den arktiske forstærkning og intensiverede havtermiske anomalier kan interagere med den atmosfæriske cirkulation, såsom polarhvirvelen og pludselig stratosfærisk opvarmning, at forårsage forekomsten af ​​ekstrem kulde eller varme begivenheder."