Новое исследование, проведенное учеными из Массачусетского технологического института и Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, показывает, что интенсивность самых экстремальных дождей в большинстве регионов мира будет увеличиваться на 3-15 процентов, в зависимости от региона, на каждый градусов Цельсия, которые нагревает планета.
Если глобальные средние температуры повысятся на 4 градуса Цельсия в течение следующих ста лет, как предсказывают многие климатические модели, учитывая относительно высокие выбросы CO2, большая часть Северной Америки и Европы испытает увеличение интенсивности экстремальных осадков примерно на 25 процентов. В некоторых местах, таких как части азиатского муссонного региона, будет наблюдаться большее увеличение, в то время как в Средиземноморье, Южной Африке и Австралии увеличение будет меньшим.
Есть несколько регионов, которые, по прогнозам, испытают уменьшение количества экстремальных осадков по мере потепления в мире, в основном расположенные над субтропическими океанами, которые лежат сразу за пределами тропического экваториального пояса.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, показывает, что различные изменения количества экстремальных осадков от региона к региону можно объяснить различными изменениями силы местных ветров: углекислого газа, ветры поднимают этот теплый, насыщенный влагой воздух вверх через атмосферу, где он конденсируется и выпадает обратно на поверхность. Но изменения силы местных ветров также влияют на интенсивность самых сильных ливней в регионе.
Пол О'Горман, соавтор статьи и доцент кафедры атмосферных наук в Массачусетском технологическом институте наук о Земле, атмосфере и планетах, говорит, что может предсказать серьезность сильнейших дождей в регионе. в зависимости от региона, может помочь местным планировщикам подготовиться к потенциально более разрушительным штормам.
«Во всем мире существует интерес к вопросу о том, следует ли корректировать коды для адаптации к изменяющемуся климату и осадкам, особенно к наводнениям», - говорит О'Горман. «Мы обнаружили региональные различия в прогнозируемой реакции на осадки из-за изменений ветра, и, конечно, если вас интересует влияние экстремальных осадков, вы хотели бы знать, что происходит в вашем регионе».
Обзор глобальной сетки
С 1990-х годов ученые на основе климатических моделей предсказывали, что интенсивность экстремальных дождей во всем мире должна увеличиваться с повышением глобальной температуры. Текущие наблюдения до сих пор подтверждают эту тенденцию в широком глобальном масштабе. Но знание того, как экстремальные штормы изменятся в более конкретном, региональном масштабе, было более сложной картиной для разрешения, поскольку климатические данные не в равной степени доступны во всех странах или даже на континентах, а сигнал об изменении климата маскируется погодным шумом до значительной степени. большей степени в региональном масштабе.
"Наблюдения говорят нам, что [выпадение экстремальных осадков] будет увеличиваться почти на всех широтах, но если вы хотите знать, что произойдет в масштабе континента или меньше, это гораздо более сложный вопрос., - говорит О'Горман.
Он и его коллеги начали свое исследование с глобальной точки зрения. Сначала они просмотрели огромный архив глобальных симуляционных прогонов, известный как Фаза 5 проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP5), который объединяет результаты или прогнозы, сделанные различными климатическими моделями, для всего, от местного атмосферного давления до толщины морского льда. в ответ на изменение климата.
Для этого исследования исследователи отобрали архив CMIP5 для конкретных выходных данных, включая ежедневные накопленные поверхностные осадки и температуру, вертикальную скорость ветра и давление, а также ежедневную атмосферную влажность. Эти выходные данные были смоделированы с помощью 22 климатических моделей за период с 1950 по 2100 год по сценарию, предусматривающему относительно высокие выбросы CO2.
Команда рассмотрела результаты каждой из 22 моделей в разрезе регионов по каждой сети. Каждая модель имитирует климатические условия, разделяя земной шар на сетку со стороной каждой ячейки сетки от 100 до 200 километров. Для каждой ячейки в каждой модели исследователи определили максимальное суточное количество осадков за год и сравнили его со средней глобальной температурой за этот год.
Все 22 модели предсказывают, что наибольшее увеличение количества экстремальных осадков произойдет в некоторых частях азиатского муссонного региона, таких как Индия, и в некоторых частях экваториальной части Тихого океана, с более умеренным увеличением в Северной Америке, Центральной Америке, Средиземноморье, и Австралия.
О'Горман говорит, что, хотя пространственная картина изменений была устойчивой во всех моделях, величина изменений была гораздо более неопределенной в тропических регионах, и для уменьшения этой неопределенности необходимо моделирование с более высоким разрешением.
Чтобы увидеть, что влияет на изменчивость количества осадков от региона к региону, команда подставила результаты в основанную на физике формулу, которая связывает количество осадков на поверхности с вертикальными ветрами и количеством водяного пара в атмосфера. Они обнаружили, что в целом именно изменения ветра, а не водяного пара, определяли межрегиональные различия в изменении экстремальной интенсивности дождя.
Тропическая экспансия
Исследователи также обнаружили уменьшение количества экстремальных осадков в субтропических регионах океана, где надлежащая атмосфера обычно сухая, что приводит к относительно слабым штормовым системам.
"Это поразительно", - говорит О'Горман. «Почти везде наблюдается увеличение экстремальных осадков, за исключением этих океанских регионов».
Он предполагает, что это может быть частично связано с продолжающимся расширением тропиков и связанными с этим изменениями в системе атмосферной циркуляции, известной как ячейка Хэдли, в которой воздух поднимается вблизи экватора и опускается дальше к полюсу. Поскольку в последние десятилетия климат стал теплее, исследователи отметили, что климат на экваторе распространился к полюсам, создав гораздо более широкий тропический пояс. Поскольку тропики и ячейка Хэдли продолжают расширяться, это повлияет на характер экстремальных осадков, особенно в субтропиках.
«Субтропики, как правило, сухие, и если вы переместите область нисходящего воздуха к полюсу, вы получите одни области с увеличением, а другие с уменьшением [в условиях экстремальных осадков]», - говорит О'Горман. «Однако мы обнаружили, что это объясняет только половину уменьшения количества осадков из-за изменения ветра, так что до сих пор остается загадкой, почему здесь происходит уменьшение экстремальных осадков».
О'Горман в настоящее время исследует, меняется ли продолжительность экстремальных дождей с повышением температуры, что может иметь практическое значение для определения устойчивости зданий и инфраструктуры.
"Учитывая экстремальные осадки, как долго они длятся, скажем, в часах, и меняется ли это время с потеплением климата?" - говорит О’Горман. «Мы думаем, что интенсивность события меняется, а если меняется и продолжительность, это тоже может иметь значение».