Optrævler mysterierne om på hinanden følgende atmosfæriske flodbegivenheder

I Californiens vintersæson 2022-2023 stod staten over for ni atmosfæriske floder (AR'er), der førte til ekstreme oversvømmelser, jordskred og strømafbrydelser - den længste varighed af kontinuerlige AR-forhold i de sidste 70 år. Forskere ved Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) gennemførte for nylig en undersøgelse, der brugte maskinlæring til at forstå disse komplekse vejrsystemer bedre, og fandt ud af, at mere intense atmosfæriske floder er mere tilbøjelige til at opstå i rækkefølge inden for en kort periode.

Et papir udgivet i Communications Earth and Environment detaljer om deres resultater.

Californiens vinterklima er stort set defineret af disse atmosfæriske floder - lange, smalle områder i atmosfæren, der overfører vanddamp fra troperne, oftest forbundet med vestkysten, der kommer fra Stillehavet. Når de går i land (dvs. passerer over land), kan de frigive enorme mængder regn og sne. De katastrofale miljømæssige og økonomiske virkninger af AR'er understreger, at det haster med at studere dem, især da Jordens klima ændrer sig.

"Atmosfæriske floder vil sandsynligvis blive værre med stigende temperaturer," forklarede Yang Zhou, videnskabsmand for Earth and Environmental Sciences Area (EESA) og hovedforfatter af publikationen. "Ved at studere, hvordan og hvorfor mere tætte begivenheder opstår, kan vi forsøge at hjælpe Californien med at være bedre forberedt."

Mens atmosfæriske floder studeres bredt, er videnskaben bag ryg-til-ryg AR-begivenheder stort set forblevet et mysterium. Zhou søgte sammen med seniorforskerne William Collins og Michael Wehner fra Berkeley Lab at undersøge AR-adfærd ved hjælp af klynger - grupper af AR-landfald, der fandt sted i en specifik region over en relativt kort periode. Holdet brugte maskinlæring til at identificere disse klynger og undersøgte deres karakteristika, påvirkning og forbindelser til atmosfæriske cirkulationer.

For at gøre det fokuserede forskerne på, hvor mange AR-"dage", som opstår, når AR'er falder over vestkystens land og frigiver nedbør, der skete i løbet af klyngens tidsperiode. Dette kaldes "klyngetætheden". For eksempel vil en mere tæt fem-dages klynge have fire af de fem dage som AR-dage, mens en mindre tæt klynge ville have to af de fem dage som AR-dage.

"Vores resultater viser, at mere intense AR-hændelser er mere tilbøjelige til at forekomme med mere tætte AR-klynger," forklarede Zhou. "Det betyder, at der ikke kun er mindre tid til rådighed for jorden til at komme sig mellem begivenhederne, men at de enkelte begivenheder i sig selv er mere ekstreme. Dette gør den samlede effekt af tæt fordelte AR-klynger endnu mere alvorlig."

Holdet undersøgte også, hvordan klyngetæthed påvirkede alvoren af ​​konsekvenserne på jorden, hvilket viste, at mere tætte klynger resulterer i flere oversvømmelser og skader på infrastruktur og økosystemer. Dette skyldes, at landet har mindre tid til at komme sig, da kraftig nedbør fortsætter med at forekomme med kortere pauser.

De undersøgte også, hvordan atmosfæriske mønstre påvirker klynger, og fandt ud af, at specifikke atmosfæriske forhold relateret til tryk og vind var mere gunstige for tætte klynger at forekomme i en varmere verden.

At kende de atmosfæriske forhold, der typisk resulterer i tætte AR-klynger, og at ekstreme AR-hændelser er mere tilbøjelige til at forekomme i AR-klynger, kan hjælpe med at informere videnskabsmænd, der forudsiger disse begivenheder år og årtier ud i fremtiden, og samfund, der forsøger at forberede sig på dem.

Flere oplysninger: Yang Zhou et al., Ryg-til-ryg højkategori atmosfæriske floder ilandføringer forekommer oftere på vestkysten af ​​USA, Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-024-01368-w

Journaloplysninger: Kommunikation Jord og miljø

Leveret af Lawrence Berkeley National Laboratory