Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, также обнаруживает, что интенсивность отдельных экстремальных дождей может увеличиться на целых 70 процентов в некоторых районах. Это будет означать, что во время шторма, в котором сегодня выпадает около 2 дюймов осадков, в будущем, вероятно, выпадет почти 3,5 дюйма.«Это огромный рост», — сказал ученый NCAR Андреас Прейн, ведущий автор исследования. "Представьте себе самую сильную грозу, которую вы обычно испытываете в течение одного сезона. Наше исследование показывает, что в будущем в некоторых частях США могут возникнуть пять из этих штормов за сезон, каждая из которых будет такой же или более сильной, чем нынешние. . "Исследование финансировалось Национальным научным фондом (NSF), спонсором NCAR и Исследовательским партнерством по обеспечению безопасности энергии для Америки.
«Экстремальные осадки влияют на нашу инфраструктуру из-за наводнений, оползней и селевых потоков», — сказал Анджули Бамзай, программный директор Директората геолого-геофизических исследований NSF, финансировавшего исследования. «Нам нужно лучше понять, как меняются эти экстремальные явления. Поддерживая это исследование, NSF работает над созданием более безопасной окружающей среды для всех нас».Год суперкомпьютерного времени
Увеличение количества экстремальных осадков — одно из ожидаемых последствий изменения климата, потому что ученые знают, что по мере того, как атмосфера нагревается, она может удерживать больше воды, а более влажная атмосфера может вызывать более сильные дожди. Фактически, увеличение интенсивности осадков уже было измерено во всех регионах США. Однако климатические модели, как правило, не могут моделировать эти ливни из-за их грубого разрешения, что затрудняет для исследователей оценку будущих изменений частоты штормов. и интенсивность.
Для нового исследования исследовательская группа использовала новый набор данных, который был создан, когда ученые NCAR и соавторы исследования Рой Расмуссен, Чанхай Лю и Киоко Икеда запустили основанную на NCAR модель исследования и прогнозирования погоды (WRF) с разрешением 4 километров, достаточно мелких, чтобы смоделировать отдельные штормы. Моделирование, на выполнение которого потребовался год, было выполнено в системе Йеллоустоун в суперкомпьютерном центре NCAR-Wyoming.Прейн и его соавторы использовали новый набор данных для детального исследования изменений в ливнях над Северной Америкой. Исследователи изучили, как штормы, произошедшие в период с 2000 по 2013 год, могут измениться, если они будут происходить в более теплом климате на 5 градусов по Цельсию (9 градусов по Фаренгейту) — повышение температуры ожидается к концу века, если выбросы парниковых газов продолжатся. .Прейн предупредил, что этот подход представляет собой упрощенный способ сравнения нынешнего и будущего климата.
Он не отражает возможных изменений траекторий штормов или погодных систем, связанных с изменением климата. Однако преимущество состоит в том, что ученым легче изолировать влияние дополнительного тепла и связанной с ним влаги на формирование бури в будущем.«Возможность имитировать реалистичные ливни — это качественный скачок в моделировании климата.
Это позволяет нам впервые исследовать изменения в экстремальных часах выпадения осадков, которые связаны с внезапными наводнениями», — сказал Прейн. «Для этого потребовалось огромное количество вычислительных ресурсов».Воздействие на территории США различается.Исследование показало, что количество летних штормов, вызывающих экстремальные осадки, как ожидается, увеличится по всей стране, хотя их количество варьируется в зависимости от региона. На Среднем Западе, например, наблюдается рост от нуля до примерно 100 процентов в Небраске, Дакоте, Миннесоте и Айове.
Но на побережье Мексиканского залива, в Алабаме, Луизиане, Техасе, Нью-Мексико, Аризоне и Мексике наблюдается рост от 200 до более чем 400 процентов.Исследование также показало, что интенсивность экстремальных дождей летом может увеличиваться почти по всей стране, причем в некоторых регионах, включая северо-восток и части юго-запада, наблюдается особенно большой рост, в некоторых случаях более 70 процентов.
Удивительным результатом исследования является то, что сильные ливни также увеличатся в районах, которые в среднем становятся суше, особенно на Среднем Западе. Это связано с тем, что ожидается, что умеренные осадки, которые являются основным источником влаги в этом регионе в летнее время, значительно уменьшатся, а экстремальные явления увеличатся по частоте и интенсивности. Этот переход от умеренных к интенсивным дождям увеличивает вероятность внезапных наводнений и селей и может иметь негативные последствия для сельского хозяйства.В исследовании также изучалось, как условия окружающей среды, вызывающие самые сильные ливни, могут измениться в будущем.
В современном климате ураганы с наибольшей почасовой интенсивностью осадков образуются, когда среднесуточная температура составляет где-то между 20 и 25 градусами Цельсия (68-77 градусов по Фаренгейту) и при высокой влажности воздуха. Когда температура становится слишком высокой, ливни ослабевают или вообще не возникают, потому что повышение влажности воздуха не успевает за повышением температуры. Это относительное высыхание воздуха лишает атмосферу одного из основных ингредиентов, необходимых для создания шторма.В новом исследовании ученые NCAR обнаружили, что штормы могут продолжать усиливаться до температуры 30 градусов по Цельсию из-за более влажной атмосферы.
Результатом были бы гораздо более сильные штормы.«Понимание того, как изменение климата может повлиять на окружающую среду, вызывающую наиболее сильные штормы, имеет важное значение из-за значительного воздействия, которое эти виды штормов оказывают на общество», — сказал Прейн.