Сильные штормы стали более частыми и продолжительными на Великих равнинах и Среднем Западе за последние 35 лет. Что вызвало эти бури? Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, разница температур между южными районами Великих равнин и Атлантическим океаном создает ветры, переносящие влагу из Мексиканского залива на Великие равнины.
«Эти штормы впечатляют», - сказал ученый-атмосферник Чжэ Фэн из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики.«Шторм может охватывать весь штат Оклахома и длиться 24 часа, поскольку он распространяется на восток от предгорий Скалистых гор через Великие равнины, вызывая по пути проливные дожди».
Понимание того, как штормы менялись в прошлом, является важным шагом к прогнозированию будущих изменений. Особенно сложно было смоделировать самые сильные штормы.
«Эти штормы приносят более половины дождя, выпадающего в центральной части США весной и летом», - сказала ученый-атмосферник Руби Леунг, соавтор с Фэном и другими в PNNL. «Но почти ни одна климатическая модель не может имитировать эти штормы. Несмотря на то, что эти штормы достаточно велики, чтобы модели могли их зафиксировать, они сложнее, чем небольшие изолированные грозы или более крупные фронтальные ливни, которые модели запрограммированы на создание».
Предыдущие исследования показали, что за последние десятилетия в центральной части Соединенных Штатов выпало больше сильных весенних дождей, но ученые не знали, какие типы штормов вызвали это увеличение. Различные типы штормов могут по-своему реагировать на потепление климата, поэтому исследователи PNNL решили это выяснить.
Для этого команда разработала способ идентификации штормов, называемых мезомасштабными конвективными системами. Этот тип шторма развивается из меньших конвективных штормов, которые объединяются, чтобы сформировать самый большой тип конвективных штормов на Земле. Лучше всего их обнаруживают с помощью спутников с высоты птичьего полета из космоса. Фэн преобразовал хорошо зарекомендовавшие себя методы спутникового обнаружения в новую технику, которую он затем применял для измерения количества осадков с помощью радаров и дождемеров в течение последних 35 лет. Это позволило исследователям идентифицировать тысячи крупных конвективных штормов и их дождей к востоку от Скалистых гор.
Результаты показали, что частота очень длительных случаев увеличивается примерно на 4 процента за десятилетие, особенно в северной половине центрального региона - чуть ниже Великих озер. Исследователи оценили штормы, вызвавшие пять процентов осадков, как экстремальные явления, и увидели, что экстремальные явления участились за последние 35 лет.
Но что способствует изменению частоты и характеристик мезомасштабных конвективных систем? Чтобы выяснить это, исследователи проанализировали метеорологическую среду региона. Они обнаружили, что Южные Великие равнины прогреваются сильнее, чем океан.
Эта разница в температуре создает градиент давления между Скалистыми горами и Атлантическим океаном, который вызывает более сильные ветры, выталкивающие влагу из Мексиканского залива. Более теплый и влажный воздух скапливается на севере Великих равнин, где он обрушивается сильными штормами.
Хотя эти штормы случаются чаще и вызывают более сильные дожди, превратятся ли они в наводнения, зависит от деталей.
«Наводнение зависит не только от интенсивности и продолжительности осадков, но и от того, сколько воды может удерживать земля», - сказал Леунг. «Выяснить, привели ли наблюдаемые изменения количества осадков к увеличению наводнений, сложно из-за водохранилищ и землепользования. Оба обладают способностью регулировать влажность почвы и речной сток, что приводит к наводнениям».