来自麻省理工学院的研究人员揭示了极端降水事件应该在本世纪的气候温暖时变得更加频繁。
2014年12月11日，一场风暴的货运火车蒸了加利福尼亚大部分地区，距离三英寸的雨水仅在一小时内拨打旧金山湾区。这风暴是由什么气象学家称为“菠萝表达” - 在太平洋的热带水域上掀起的大气河流，并用喷射溪流扫过北方。
在晚上，历史降雨已经掀起了整个州的泥石网，洪水和停电。被称为加州“十年风暴”的风暴是近期历史上最极端的降水事件之一。
现在麻省理工学院科学家发现加州的这种极端降水事件应该变得更频繁，因为地球在本世纪的气候温暖。研究人员通过在大气数据中识别Telltale大规模模式来开发出一种预测本地，极端降雨事件的频率。对于加利福尼亚州来说，他们计算出，如果世界平均气温超过4摄氏度到2100年，国家将每年比目前的平均水平体验到最极端的降水事件。
研究人员在气候期刊上发表了他们的结果，例如他们的技术显着降低了标准气候模型所取得的极端风暴预测的不确定性。
“其中一个斗争是，粗糙的气候模型产生各种结果。[降雨]可以增长或减少，“麻省理工学院科学研究和政策的全球变革联合计划的高级研究科学家Adam Schlosser说。“我们的方法告诉您，对于加利福尼亚而言，我们非常有信心[沉重降水]将在世纪末增加。”
全球变革联合计划的研究科学家Xiang Gao领导了该研究。本文的共同作者包括Paul O'Gorman，地球，大气和行星科学副教授;埃尔湾纪念，联合计划的主要研究科学家;和Dara Entekhabi，Bacardi Stockholm Water基础是民间环境工程教授。
大规模连接
目前，研究人员主要通过使用来自全球气候模型模拟的降水信息来估计局部重度降水事件的频率。但这些模型通常进行复杂的计算来模拟跨越数百千克的气候过程。在这种粗略的分辨率下，这种模型非常困难，以充分代表诸如水分对流和地形等小规模特征，这对于精确预测降水是必不可少的。
为了更好地了解未来降水事件可能会改变区域的区域，GAO决定关注不是模拟的降水，但大规模的大气模式，气候模型能够更可靠地模拟。
“我们实际上发现了气候模型确实好的连接，这是模拟大气的大规模运动，以及当地的沉重降水事件，”Schlosser说。“我们可以使用此协会来告诉现在这些事件的发生程度，以及它们如何在本地改变，如在新英格兰或西海岸。”
天气快照
虽然定义因被视为极端的降水事件而有所不同，但在这种情况下，研究人员将这样的事件定义为在一个特定季节的区域降水量的前5％内，超过近三十年的时间。他们专注于他们的分析：加州和中西部，地区通常在冬季和夏季经历相对较高的沉淀。
对于这两个地区，该团队从1979年到2005年分析了大规模的大气特征，如风电和水分含量，并注意到它们每天发生极端降水的模式。使用统计分析，研究人员在与大风暴相关的大气数据中确定了禁区。
“我们基本上拍摄了所有相关天气信息的快照，我们发现一个常用的图片，用作我们的红旗，”Schlosser解释道。“当我们从一系列最先进的气候模型检查历史模拟时，我们每次看到这种模式都会挂钩。”
使用新方案，团队能够集体繁殖27年期间观察到的极端事件的频率。更重要的是，结果比基于来自相同气候模型的模拟降水的结果更准确。
“没有一个模型甚至接近观察结果，”高说。“无论我们使用的大气变量的组合如何，新方案都更接近观察。”
“可操作的信息”
通过他们的结果，该团队将其技术应用于气候模型的大规模大气模式，预测海洋风暴的频率如何在加利福尼亚州和下个世纪中西部的温暖气候变化。他们分析了两个气候情景下的每个地区：“像往常一样的业务”案例，其中世界被预测到2100年的4摄氏度，以及一项政策驱动的案例，其中规范温室气体的全球环境政策应该保持温度增加到2摄氏度。
对于每个场景，该团队将这些模型的大型大气模式标记为他们决定与大风暴相关。在中西部地区，在夏季极端降水的年度情况下，在温暖的情况下，虽然研究人员表示，结果并非没有不确定性的结果，但仍然在变暖场景下减少。
对于加利福尼亚来说，图片更清楚：在全球变暖的更激烈情景下，该州每年将在2014年12月的风暴的顺序体验每年三个更极端的降水事件。根据政策驱动的情景，Schlosser说：“这趋势被削减了一半。”
该团队现在正在应用其技术来预测来自全球变暖气候的热波变化。研究人员正在寻找与过热波的大气数据中的模式。如果他们可以更可靠地预测未来热波的频率，Schlosser表示，对于电网和变压器的长期维护，这可能非常有帮助。
“这是可操作的信息，”Schlosser说。
该研究部分受到国家科学基金会，美国宇航局和能源部的支持。
出版物：Xiang Gao等，“21世纪的美国改变了美国的重大降水频率，”气候，2016年气候杂志。 DOI：10.1175 / JCLI-D-16-0544.1
