Изменение климата смещает энергию в атмосфере, которая питает летнюю погоду, что может привести к более сильным грозам и более застойным условиям в регионах средних широт Северного полушария, включая Северную Америку, Европу и Азию, говорится в новом исследовании Массачусетского технологического института. находит.
Ученые сообщают, что повышение глобальной температуры, особенно в Арктике, приводит к перераспределению энергии в атмосфере: больше энергии доступно для подпитки гроз и других локальных конвективных процессов, в то время как меньше энергии уходит на летние внетропические циклоны., более мягкие погодные системы, распространяющиеся на тысячи километров. Эти системы обычно связаны с ветрами и фронтами, вызывающими дождь.
«Внетропические циклоны проветривают воздух и загрязняют воздух, поэтому с более слабыми внетропическими циклонами летом вы смотрите на потенциальные дни с плохим качеством воздуха в городских районах», - говорит автор исследования Чарльз Гертлер, выпускник. студентка факультета наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS). «Помимо качества воздуха в городах, у вас есть потенциал для более разрушительных гроз и более застойных дней с, возможно, более длительными волнами тепла».
Гертлер и его соавтор, доцент Пол О'Горман из EAPS, публикуют свои результаты в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Градиент сужения
В отличие от более сильных тропических циклонов, таких как ураганы, внетропические циклоны представляют собой большие погодные системы, которые возникают к полюсу от тропической зоны Земли. Эти штормовые системы вызывают быстрые изменения температуры и влажности вдоль фронтов, которые охватывают большие территории Соединенных Штатов. Зимой внетропические циклоны могут долететь до Северо-Востока; летом они могут принести все, от общей облачности и небольших ливней до сильных порывов ветра и гроз.
Внетропические циклоны питаются горизонтальным температурным градиентом атмосферы - разницей средних температур между северными и южными широтами. Этот температурный градиент и влажность в атмосфере производят определенное количество энергии в атмосфере, которая может подпитывать погодные явления. Чем больше градиент, скажем, между Арктикой и экватором, тем сильнее, вероятно, будет внетропический циклон.
В последние десятилетия Арктика нагревалась быстрее, чем остальная часть Земли, что привело к сокращению горизонтального температурного градиента атмосферы. Гертлер и О'Горман задались вопросом, повлияла ли и как эта тенденция к потеплению на энергию, доступную в атмосфере для внетропических циклонов и других погодных явлений в летнее время.
Они начали с глобального повторного анализа зарегистрированных наблюдений за климатом, известного как ERA-Interim Reanalysis, проекта, в рамках которого с 1970-х годов собирались доступные спутниковые и метеозондовые измерения температуры и влажности по всему миру. На основе этих измерений проект создает глобальную глобальную сетку расчетных значений температуры и влажности на различных высотах в атмосфере.
Исходя из этой сетки оценок, команда сосредоточилась на Северном полушарии и регионах между 20 и 80 градусами широты. Они взяли средние значения летней температуры и влажности в этих регионах в период с июня, июля и августа для каждого года с 1979 по 2017 год. энергии, которая была бы доступна в атмосфере при соответствующих условиях температуры и влажности.
Мы можем видеть, как эта энергия увеличивается и уменьшается с годами, и мы также можем разделить, сколько энергии доступно для конвекции, которая проявляется, например, в виде гроз, по сравнению с более масштабными циркуляциями, такими как внетропические циклоны., - говорит О'Горман.
Сейчас вижу изменения
С 1979 года они обнаружили, что энергия, доступная для крупномасштабных внетропических циклонов, уменьшилась на 6 процентов, в то время как энергия, которая могла бы питать небольшие, более локальные грозы, увеличилась на 13 процентов.
Их результаты отражают некоторые недавние данные в Северном полушарии, предполагая, что летние ветры, связанные с внетропическими циклонами, уменьшились с глобальным потеплением. Наблюдения в Европе и Азии также показали усиление конвективных осадков, например, от гроз.
«Исследователи обнаруживают эти тенденции в ветрах и осадках, которые, вероятно, связаны с изменением климата», - говорит Гертлер. «Но это первый раз, когда кто-то надежно связал среднее изменение в атмосфере с этими субсуточными событиями во времени. Поэтому мы представляем единую структуру, которая связывает изменение климата с изменением погоды, которое мы наблюдаем».
Результаты исследователей оценивают среднее влияние глобального потепления на летнюю энергию атмосферы в северном полушарии. В будущем они надеются решить эту проблему, чтобы увидеть, как изменение климата может повлиять на погоду в более конкретных регионах мира.
"Мы хотели бы выяснить, что происходит с доступной энергией в атмосфере, и нанести тенденции на карту, чтобы увидеть, будет ли она повышаться, скажем, в Северной Америке по сравнению с Азией и океаническими регионами", - говорит О’Горман. «Это то, что нужно больше изучать».