Långsiktig bedömning av sannolika regionala och lokala klimatpåverkan är avgörande för att kommuner, företag, och regionala ekonomier för att förbereda sig på potentiellt skadliga och kostsamma effekter av klimatförändringar – från långvarig torka till mer frekventa och intensiva extrema händelser som stora stormar och värmeböljor.

Tyvärr, de verktyg som oftast används för att projicera framtida klimatpåverkan, Jordsystemsmodeller (ESM), klarar inte uppgiften. ESM är för beräkningsmässigt tidskrävande och för dyra för att köras med tillräcklig upplösning för att tillhandahålla de detaljer som behövs på lokal och regional nivå.

För detta ändamål, en ny MIT-ledd studie i tidskriften Jord- och rymdvetenskap använder en regional klimatmodell i nordöstra USA för att nedskala klimatprognoserna från mitten och slutet av seklet för en ESM under ett utsläppsscenario med hög påverkan till en horisontell upplösning på 3 kilometer. Genom nedskalning, utdata från ESM användes för att driva den regionala modellen med en högre rumslig upplösning, gör det möjligt att simulera lokala förhållanden mer i detalj. De resulterande högupplösta klimatprognoserna består av mer än 200 klimatvariabler med en timfrekvens.

Bland annat, studien projekterar att mellan nu och slutet av århundradet, regionen kommer att uppleva betydligt fler dagar per år då medel- och högsta temperaturer överstiger 86 grader Fahrenheit, och färre dagar per år då den lägsta temperaturen faller under fryspunkten. Under den perioden i Boston, det årliga antalet dagar medeltemperaturen överstiger 86 F ökar från tre till 22, och antalet dagar som den dagliga maximala temperaturen överstiger 86 F ökar från 49 till 78.

"Vårt tillvägagångssätt möjliggör analys av förändringar i temperatur, nederbörd, och andra klimatvariabler inom en enda 24-timmarsperiod, " säger Muge Komurcu, huvudförfattaren till studien och en forskare med MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change och Department of Earth, Atmosfärs- och planetvetenskap (EAPS). "Syftet med dessa prognoser är att stödja ytterligare bedömningar av klimatförändringens effekter och hållbarhetsstudier i regionen."

Nedskalning av klimatprognoser ger klimatvariabler i den upplösning som behövs för att bedöma klimatförändringens effekter på regional och lokal skala. Som ett resultat, variablerna som tas fram i studien kan användas som input till andra modeller och analyser för att bedöma den sannolika framtida påverkan av klimatförändringar på extrem nederbörd och värmeböljor, regionala ekosystem, lantbruk, spridningen av infektionssjukdomar (t.ex. borrelia), hydrologi, ekonomin, och andra bekymmer.

För att ta fram studiens klimatvariabler, forskarna använde en högupplöst regional klimatmodell, Weather Research and Forecasting (WRF) modellen, att nedskala klimatprognoser från mitten och slutet av seklet av Community Earth System Model (CESM) under ett scenario med höga växthusgasutsläpp till en horisontell upplösning på 3 kilometer för nordöstra USA

För att säkerställa att deras metod är tillförlitlig, Komurcu och hennes medförfattare—MIT EAPS professor i atmosfärsvetenskap Kerry Emanuel och Purdue University Professor Matthew Huber och Ph.D. studenten Rene Paul Acosta - simulerade processen med hjälp av historiska klimatobservationer. De visade att deras teknik reproducerade observerade historiska medelvärden och extrema klimathändelser under en tioårsperiod.

Studien är över 200, 3-kilometers upplösning klimatvariabler täcker 55 år, omfattande tidsperioder i mitten och slutet av århundradet.

"Så vitt vi vet, detta är den första och enda studien som har minskat globala modellprojektioner till en så hög upplösning under en lång tidsperiod för denna region, " säger Komurcu.

För att hjälpa regionala bedömningar av klimatförändringarnas effekter och hållbarhetsstudier i nordöstra USA, forskarna planerar att göra alla modellinmatnings- och utdatafiler från denna studie allmänt tillgängliga via University of New Hampshire Data Distribution Center.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.