Undersøgelse viser, at skyklynger forårsager mere ekstrem regn

At forstå skymønstre i vores skiftende klima er afgørende for at kunne lave præcise forudsigelser om deres indvirkning på samfundet og naturen. Forskere ved Institute of Science and Technology Austria (ISTA) og Max-Planck-Institute for Meteorology offentliggjorde en undersøgelse i tidsskriftet Science Advances der bruger en global klimamodel i høj opløsning til at forstå, hvordan klyngning af skyer og storme påvirker ekstreme nedbørsmængder i troperne. De viser, at med stigende temperaturer øges sværhedsgraden af ​​ekstreme nedbørshændelser.

Ekstrem nedbør er en af ​​de mest skadelige naturkatastrofer, der koster menneskeliv og forårsager milliarder i skade. Deres frekvens har været stigende i løbet af de sidste år på grund af det opvarmende klima.

I flere årtier har forskere brugt computermodeller af jordens klima til bedre at forstå mekanismerne bag disse begivenheder og til at forudsige fremtidige tendenser.

I det nye Science Advances undersøgelse brugte et team af forskere fra Institute of Science and Technology Austria (ISTA) og Max-Planck-Institute for Meteorology (MPI-M) ledet af ISTA postdoc Jiawei Bao en ny state-of-the-art klimamodel til at undersøg, hvordan sky- og stormklynger påvirker ekstreme nedbørshændelser – specifikt i troperne – mere detaljeret end det har været muligt før.

"Denne nye type model med en meget finere opløsning viste, at med et varmere klima øges ekstreme nedbørshændelser i troperne i sværhedsgrad mere end forventet ud fra teorien på grund af, at skyer er mere klyngede," Bao, som oprindeligt startede dette projekt under hans tidligere postdoc-stilling ved MPI-M, forklarer.

"Vi kan se, at når skyer er mere klyngede, regner det i længere tid, så den samlede mængde nedbør stiger. Vi fandt også ud af, at mere ekstrem regn over områder med høj nedbør sker på bekostning af udvidelse af tørre områder - en yderligere skift til ekstreme vejrmønstre Dette skyldes, hvordan skyer og storme klynger sig sammen, som vi nu kunne simulere med denne nye klimamodel."

Denne nye model, som først blev foreslået i 2019, simulerer klimaet med en meget højere opløsning end tidligere. Tidligere modeller kunne ikke tage højde for skyer og storme i så mange detaljer og savnede derfor meget af den komplekse dynamik af luftbevægelser, der skaber skyer og får dem til at samles og danne mere intense storme.

Mens modellen simulerer hele verden på én gang, fokuserede forskerne deres analyse på området af troperne omkring ækvator. Det gjorde de, fordi sky- og stormdannelse der fungerer anderledes end på andre breddegrader.

Caroline Muller, adjunkt ved ISTA, tilføjer, "Tidligere modeller har antydet indflydelsen af ​​skyer, der klynger sig sammen på ekstreme nedbørsmængder, men kunne ikke levere de nødvendige data. I samarbejde med vores kolleger Bjorn Stevens og Lukas Kluft fra Max Planck Institute for Meteorology, vores resultater tilføjer den voksende mængde beviser, der viser, at skydannelse i mindre skala har en afgørende indflydelse på resultaterne af klimaændringer."

Samarbejdende modeller

Forskere over hele verden samarbejder om at skabe mere detaljerede og realistiske modeller af verdens klima for at forstå virkningerne af klimaændringer.

Klimamodeller opdeler Jordens atmosfære i tredimensionelle bidder, hver med deres egne data om temperatur, tryk, fugtighed og mange flere fysiske egenskaber. De anvender derefter fysiske ligninger til at simulere, hvordan disse bidder interagerer og ændrer sig over tid for at skabe en repræsentation af den virkelige verden. Da computerkraft og lagring ikke er ubegrænset, er disse modeller nødt til at indføre forenklinger, og videnskabsmænd arbejder konstant på at gøre dem mere nøjagtige.

Ældre generationer af klimamodeller bruger bidder på omkring 100 kilometer i vandret længde, hvilket stadig resulterer i, at titusinder til hundredtusindvis af dem dækker hele kloden. Fremskridt inden for algoritmer og supercomputere gjorde det muligt for forskere at øge opløsningen af ​​modellerne mere og mere.

"Vi brugte en klimamodel udviklet på MPI-M og analyserede de data, der var hostet på det tyske klimacomputercenter i Hamborg med en opløsning på kun fem kilometer, hvilket var meget beregningsmæssigt dyrt," tilføjer Bao. "Al klimaforskning er en enorm samarbejdsindsats af hundredvis af mennesker, der ønsker at bidrage til vores forståelse af verden og vores indflydelse på den."

Bao, som først interesserede sig for klimaforskning under sin ph.d. ved University of New South Wales, Australien, og som nu arbejder som IST-BRIDGE postdoc ved ISTA, ønsker at fortsætte sit arbejde med ekstreme nedbørshændelser for at finde flere beviser for deres årsager og virkninger ved hjælp af yderligere modeller.

Caroline Muller, som først studerede matematik og derefter fandt sin passion for forskningsspørgsmål med mere virkning fra den virkelige verden, og hendes forskergruppe bruger klimamodeller til at studere luftkonvektion og dannelsen af ​​skyer og storme i forskellige skalaer – op til tropiske cykloner – til bedre forstå deres årsager og virkningerne af klimaændringer på samfundet og naturen.

Flere oplysninger: Jiawei Bao, Intensificering af daglige ekstremer i tropisk nedbør fra mere organiseret konvektion, Videnskabelige fremskridt (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj6801. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6801

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Institut for Videnskab og Teknologi Østrig