Hvad har klimaændringer at gøre med snestorme?

Bostonboere kan have brokket sig over at grave ud fra næsten 2 meter sne, efter at en historisk snestorm ramlede mod nordøst i slutningen af ​​januar 2022, men det burde ikke have været en overraskelse. Denne del af USA har set mange storme som denne i de seneste årtier.

Faktisk viser over et århundrede med pålidelige vejrregistreringer, at mange af det nordøstliges tungeste snefald har fundet sted siden 1990 – inklusive syv af top 10 i både Boston og New York.

På samme tid er vintrene i det midtatlantiske og nordøstlige hav opvarmet med cirka 4 grader Fahrenheit (2,2 C) siden slutningen af ​​1800-tallet.

Hvordan kan bølgen af ​​store snestorme forenes med vores opvarmende klima? Jeg er en atmosfærisk videnskabsmand. Lad os se på en vigtig fysiklov og nogle teorier, der kan hjælpe med at forklare ændringerne.

Varmere luft, mere fugt

For det første kan varmere luft holde på mere fugt end kold luft.

Tænk på atmosfæren som en svamp. Luft rummer omkring 4% mere vanddamp for hver yderligere grad Fahrenheit stigning i temperaturen (det er omkring 7% pr. grad Celsius). Den fysiske lov, der forklarer dette forhold, er kendt som Clausius-Clapyron-relationen.

Denne øgede atmosfæriske fugt er med til at intensivere vandets kredsløb. Det nordøstlige og midtatlantiske hav er blevet vådere - ikke kun om vinteren, men også om foråret, sommeren og efteråret. Ud over mere samlet nedbør over en sæson og et år, giver den ekstra fugt også næring til ekstreme begivenheder, såsom mere intense orkaner og oversvømmende regn. Nordøst har oplevet en stigning på mere end 50 % i de kraftigste nedbørshændelser i de seneste årtier, den største stigning i nogen region i USA.

I begyndelsen af ​​1900-tallet var vintrene på tværs af nordøst typisk i gennemsnit omkring 22 grader Fahrenheit. Nu er 26 grader den officielle nye "normale" temperatur, defineret som gennemsnittet over 1991-2020. Et par seneste vintre har været over 30.

I den nordøstlige del har vi altså et miljø, der er blevet varmet, men alligevel ofte stadig er under frysepunktet. Sagt på en anden måde, regioner i verden, der er kolde nok til sne, er blevet varmet nok til nu at blive besøgt af storme, der er i stand til at holde og slippe mere fugt. I stedet for intense regnskyl, som Louisiana har set på det seneste, får regionen tung sne.

Det opvarmende hav spiller en rolle

Snestormen i januar blev drevet af havvand i det vestlige Atlanterhav, der er varmere end normalt. Det er også en del af et konsekvent mønster.

Havene har absorberet mere end 90 % af den ekstra varme, der kan tilskrives stigende atmosfæriske drivhusgasser fra menneskelige aktiviteter, især afbrænding af fossile brændstoffer. Havene indeholder nu mere varmeenergi end nogensinde siden målingerne begyndte for seks årtier siden.

Forskere undersøger, om den globale opvarmning kan være årsag til en opbremsning af havets transportbånd af strømme, der transporterer vand rundt om kloden. Satellitbilleder og havmålinger viser, at varmere farvande har "hobet sig op" langs østkysten, en mulig indikation på en opbremsning af Atlantic Meridional Overturning Circulation.

Fugt fordampet fra havvand giver meget af energien til både tropiske cykloner og ekstratropiske cykloner på mellembreddegrad, kendt som nor'easters.

Arktis påvirker også snemønsteret

Mens tropiske stormsystemer primært drives af varmt vand, får nor'easters energi fra skarpe temperaturgradienter, hvor kolde og varme luftmasser mødes. Hyppigheden af ​​udbrud af kold luft er et andet aspekt af klimaændringer, der kan bidrage til de seneste stigninger i ekstreme snefaldsbegivenheder.

Nyere forskning har antydet, at et opvarmende Arktis, herunder fald i arktisk havis og snedække, påvirker adfærden af ​​den polare hvirvel, et bånd af stærke vestlige vinde, der dannes i stratosfæren mellem omkring 10 og 30 miles over Arktis hver vinter. Vindene omslutter en stor pulje af ekstremt kold luft.

Når Arktis er relativt varmt, har den polare hvirvel en tendens til at være svagere og lettere forlænges eller "strækkes", hvilket tillader ekstrem kold luft at dyppe sydpå. Episoder af polar-hvirvelstrækning er steget markant i de sidste par årtier, hvilket til tider har ført til mere hårdt vintervejr nogle steder.

Arktisk forstærkning, den øgede opvarmning mod vores nord, kan paradoksalt nok være med til at sende kold luft til den østlige kyst under polare hvirvelafbrydelser, hvor den kolde luft kan interagere med varmere, fugtfyldt luft fra den varmere end normalt vestlige del. Atlanterhavet. Den seneste udstrakte polar vortex-begivenhed hjalp med at samle vigtige ingredienser til den historiske snestorm.

Hvad er forude?

Globale klimamodeller fremskriver en stigning i de mest ekstreme snefaldshændelser på tværs af store områder af den nordlige halvkugle med fremtidig opvarmning. I nogle andre dele af verden, såsom Vesteuropa, vil intensivering af den hydrologiske cyklus betyde mere vinterregn end sne, når temperaturerne stiger.

For Nordamerikas østkyst såvel som det nordlige Asien forventes vintertemperaturerne stadig at være kolde nok til, at storme kan bringe tung sne – i det mindste gennem midten af ​​århundredet. Klimamodeller tyder på, at ekstreme snefald vil blive sjældnere, men ikke nødvendigvis mindre intense, i anden halvdel af århundredet, efterhånden som flere storme producerer regn.

Den kraftige stigning i kraftige nordøstlige vinterstorme er en forventet manifestation af et opvarmende klima. Det er en anden risiko, som USA bliver nødt til at forberede sig på, efterhånden som ekstreme begivenheder bliver mere almindelige med klimaændringer.