Planetariske bølger, afskæringslav og blokerende højder:Hvad ligger bag rekordoversvømmelser på tværs af den sydlige halvkugle?

Fra februar til maj 2022 har mange steder i Queensland, New South Wales og Western Australia oplevet rekordstor daglig og månedlig nedbør. Gentagne perioder med vedvarende og intens regn har forårsaget ødelæggende og udbredte oversvømmelser.

Alene i Queensland og New South Wales forårsagede oversvømmelserne og stormene anslået AU$3,35 milliarder i forsikrede tab, hvilket gør disse til de dyreste oversvømmelser i Australiens historie og den femte dyreste naturkatastrofe. Mere end 20 mennesker mistede livet.

Lignende begivenheder har fundet sted omkring den sydlige halvkugle. Brasilien blev ramt af kraftig regn, lynoversvømmelser og jordskred i februar og marts og dræbte mere end 200 mennesker. I april og maj var det Sydafrikas tur, da voldsomme regnskyl ødelagde huse og infrastruktur, hvilket resulterede i omkring 400 dødsfald og 1,5 milliarder USD i ejendomsskade.

Bag de fleste af disse intense regnbegivenheder ligger en særlig kombination af vejrforhold:et "afskæringslav" over kysten, fastgjort på plads af en "blokerende høj" ud til havet. Denne konfiguration i sig selv er ikke ualmindelig, men dette års gentagne begivenheder og deres store effekt har været usædvanlige.

Hvad forårsagede den ekstreme nedbør i år?

Uden for troperne er vejret hovedsageligt drevet af det, der kaldes "Rossby-bølger" eller "planetariske bølger." Disse er vrikker i jetstrømmen, som er et bånd af stærke vinde, den øvre atmosfære, der går lige rundt om kloden.

Når vinde forskydes mod nord eller syd af bjerge eller vejrsystemer, kan de skubbe en del af jetstrømmen ud af sin normale position. Denne bølgeform i jetstrømmen er en Rossby-bølge.

Rossby-bølger bevæger sig derefter normalt mod øst, styret af jetstrømmen. Under de rette forhold kan bølgerne forstærkes og brydes, ligesom havbølger ved kysten.

Når dette sker, kan den brydende bølge danne et område med højtryksluft ved jordoverfladen, som kan blive på ét sted i nogen tid. Dette højtryksområde kan igen få andre vejrsystemer (såsom lavtrykssystemer med regn) til at gå i stå over ét sted.

Standsede vejrsystemer, der bliver siddende i lang tid, kan føre til langvarige regnskyl, men også til lange hedebølger.

Under oversvømmelsen på Australiens østkyst dannede en forstærkende Rossby-bølge et højtrykssystem over Tasmanhavet samt et lavtryksområde i den øvre atmosfære kendt som et "cut-off low."

Denne opsætning tilvejebragte de to ingredienser, der kræves til regn:en tilførsel af fugt i form af østenvinde omkring den højt transporterende fugtige luft fra havet til landet; og en mekanisme til at løfte den fugt, tilvejebragt af tilstedeværelsen af ​​cut-off lav. Efterhånden som lavlandet bevægede sig mellem det sydlige Queensland og det nordlige New South Wales, gjorde regnen det også.

Det samme fingeraftryk blev også set under oversvømmelserne i Sydafrika og Brasilien. For oversvømmelserne i det sydvestlige Australien blev den fugtige landstrøm forstærket af et lavpunkt mellem kysten og det høje mod vest over Det Indiske Ocean.

Hvad betyder klimaændringer for disse begivenheder?

En af de sværeste udfordringer for atmosfæriske forskere er at forstå, hvordan global opvarmning vil ændre vejret på regional skala.

Vejrudsigter er et afgørende værktøj til at afbøde virkningerne af ekstremt vejr og giver forudsigelser om sådanne begivenheder op til en uge i forvejen. Nøjagtige prognoser er afgørende for at give kritisk tid til responsmobilisering, såsom advarsler, evakueringer og indsættelse af nødtjenester.

På nuværende tidspunkt er El Niño-Sydlige Oscillation, et mål for havoverfladetemperaturer i Stillehavet, i La Niña-fasen for andet år i træk. La Niña er forbundet med mere regn end normalt forhold over det nordøstlige Australien, det sydøstlige Afrika og det nordlige Brasilien.

Derudover vil global opvarmning sandsynligvis føre til mere intens nedbør, fordi varmere luft kan holde på mere fugt. Vi har dog stadig meget at lære om, hvor regnen sandsynligvis vil falde, og hvor hyppig og intens nedbøren sandsynligvis vil være.

For at forstå, hvordan ekstremt vejr som dette års vandflod på den sydlige halvkugle vil ændre sig, når klimaet opvarmes, må vi forstå de underliggende fysiske processer, der er ansvarlige for deres udvikling.

På nuværende tidspunkt viser forskellige klimamodeller forskellige ting om, hvad klimaændringer betyder for Rossby-bølger og bølgebrud. Modellerne har endnu ikke høj nok opløsning til eksplicit at inkludere nogle af de detaljerede fysiske processer relateret til nedbør, jetstrømme og Rossby-bølger.

Mens modellerne er enige om, at klimaændringer vil ændre positionen og hastigheden af ​​jetstrømsvindene, er de uenige om, hvad der vil ske med Rossby-bølgerne. Investering i den forskning, der er nødvendig for at besvare disse spørgsmål, er derfor bydende nødvendigt.