К концу века количество летних штормов, вызывающих экстремальные ливни, может увеличиться более чем на 400 процентов в некоторых частях Соединенных Штатов, включая побережье Мексиканского залива, Атлантическое побережье и юго-запад, согласно новому исследованию. исследование ученых Национального центра атмосферных исследований (NCAR).
Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, также показывает, что интенсивность отдельных экстремальных осадков может увеличиться на целых 70 процентов в некоторых районах. Это будет означать, что шторм, который сегодня выпадает около 2 дюймов осадков, вероятно, выпадет почти на 3,5 дюйма в будущем.
«Это огромный рост», - сказал ученый из NCAR Андреас Прейн, ведущий автор исследования. «Представьте себе самую сильную грозу, которую вы обычно испытываете за один сезон. Наше исследование показывает, что в будущем в некоторых частях США может ожидаться пять таких штормов за сезон, каждый из которых будет такой же или более сильный, чем нынешние штормы.."
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», - сказала Анджули Бамзай, директор программы в Управлении наук о Земле NSF, которое финансировало исследование. «Нам нужно лучше понять, как меняются эти экстремальные явления. Поддерживая это исследование, NSF работает над созданием более безопасной среды для всех нас."
Год суперкомпьютерного времени
Увеличение количества экстремальных осадков является одним из ожидаемых последствий изменения климата, поскольку ученые знают, что по мере нагревания атмосферы она может удерживать больше воды, а более влажная атмосфера может вызывать более сильные дожди. На самом деле увеличение интенсивности осадков уже было измерено во всех регионах США. Однако климатические модели, как правило, не в состоянии имитировать эти ливни из-за их низкого разрешения, что затрудняет для исследователей оценку будущих изменений в частоте ливней. 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 Кёко Икеда запустили модель прогнозирования погоды (WRF) на основе NCAR. с разрешением 4 км, что достаточно для имитации отдельных штормов. Моделирование, на выполнение которого потребовался год, было выполнено в системе Йеллоустон в суперкомпьютерном центре NCAR-Wyoming.
Прейн и его соавторы использовали новый набор данных для подробного изучения изменений в ливнях над Северной Америкой. Исследователи рассмотрели, как могут измениться штормы, которые произошли между 2000 и 2013 годами, если вместо этого они произошли в климате, который был бы на 5 градусов по Цельсию (9 градусов по Фаренгейту) теплее - повышение температуры, ожидаемое к концу века, если выбросы парниковых газов не уменьшатся.
Прейн предупредил, что этот подход является упрощенным способом сравнения нынешнего и будущего климата. Он не отражает возможные изменения траекторий штормов или погодных систем, связанные с изменением климата. Преимущество, однако, заключается в том, что ученым легче выявить влияние дополнительного тепла и связанной с ним влаги на формирование будущего шторма.
«Возможность моделировать реалистичные ливни - это качественный скачок в моделировании климата. Это позволяет нам впервые исследовать изменения в экстремальных почасовых осадках, связанных с внезапными наводнениями», - сказал Прейн.«Для этого потребовалось огромное количество вычислительных ресурсов».
Воздействие варьируется в зависимости от США
Исследование показало, что количество летних штормов, вызывающих экстремальные осадки, как ожидается, увеличится по всей стране, хотя их количество варьируется в зависимости от региона. Например, на Среднем Западе наблюдается увеличение от нуля до примерно 100 процентов на территориях Небраски, Дакоты, Миннесоты и Айовы. 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 осадков летом может увеличиться почти по всей стране, при этом в некоторых регионах, включая северо-восток и части юго-запада, наблюдается особенно значительное увеличение, в некоторых случаях более чем 70 процентов.
Удивительным результатом исследования является то, что экстремальные ливни также будут увеличиваться в районах, которые в среднем становятся более сухими, особенно на Среднем Западе. Это связано с тем, что умеренные осадки, которые являются основным источником влаги в этом регионе в летнее время, как ожидается, значительно сократятся, а экстремальные явления увеличатся по частоте и интенсивности. Этот переход от умеренных к интенсивным осадкам 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 сегодняшнем климате штормы с самой высокой почасовой интенсивностью осадков образуются, когда среднесуточная температура составляет где-то между 20 и 25 градусами C (от 68 до 77 градусов F) и при высокой атмосферной влажности. Когда температура становится слишком высокой, ливни становятся слабее или вообще не случаются, потому что увеличение атмосферной влаги не успевает за повышением температуры. Это относительное высыхание воздуха лишает атмосферу одного из основных компонентов, необходимых для образования бури.
В новом исследовании ученые NCAR обнаружили, что штормы могут продолжать усиливаться до температуры 30 градусов по Цельсию из-за более влажной атмосферы. В результате штормы будут гораздо более сильными.
«Понимание того, как изменение климата может повлиять на окружающую среду, которая вызывает самые сильные штормы, имеет важное значение из-за значительного воздействия, которое эти виды штормов оказывают на общество», - сказал Прейн..