Överst:Vindar avdunstar vatten från det subtropiska Nordatlanten, lämnar efter sig höga salthalter under våren. Den exporterade fukten tar sig till afrikanska Sahel, där den blötlägger det torra landet och gradvis bygger upp markfuktighet under loppet av tre månader. Jordfukten kopplas ihop med konvektion i atmosfären för att skapa en återkopplingsslinga som drar in ytterligare fukt från Nordatlanten och Medelhavet. Detta ökar nederbörden under den afrikanska sommarmonsunsäsongen. Nederst:I västra Nordatlanten, högre salthalter på våren är en indikator på ökad fuktexport till det kontinentala USA, som sammanstrålar i söder. Detta ökar markfuktigheten avsevärt där, låter solens energi avdunsta vatten vilket leder till mer atmosfärisk konvektion på land. Den intensifierade konvektionen på land drar in mer fukt från Mexikanska golfen och leder till förbättringen av Great Plains Low Level Jet, som transporterar fukt till övre Mellanvästern på sommaren. Kredit:Eric Taylor, Woods Hole oceanografiska institution
Vid denna veckas möte i American Geophysical Union, ett team av forskare från Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) presenterade sina senaste forskningsrön om långväga förutsägelser om nederbörd på land. Deras metod är baserad på havets salthalt snarare än havsytans temperaturer, som har varit standard i decennier.
Med denna metod, en forskargrupp ledd av Ray Schmitt, en fysisk oceanograf vid WHOI, kunde framgångsrikt förutsäga den extrema nederbördshändelsen som översvämmade stater i hela Mellanvästern sommaren 2015. Resultaten av studien kommer att publiceras i ett dokument som för närvarande granskas.
Forskare analyserade mer än 60 år av global havssalthalt och landbaserad nederbördsdata och fann att variationer i salthalt från år till år, eller sälta, i vissa delar av havet kan användas för att göra exakta förutsägelser av säsongsbetonad nederbörd på land, ofta tusentals mil bort.
"När vi började analysera journalerna, vi hittade dessa "teleförbindelser" mellan regioner med havssalthalt och vissa regioner med högre nederbörd på land, " han förklarar.
Schmitt och hans kollegor hittade först bevis på ett tydligt samband mellan högre salthaltsnivåer i havet i Nordatlanten och ökad nederbörd på land i Afrikas Sahel – området mellan Saharaöknen och savannen över Centralafrika. Resultaten publicerades den 6 maj, 2016 års nummer av Vetenskapens framsteg .
Schmitt och hans kollegor fann också att hög vårsalthalt i västra Nordatlanten korrelerar med högsommarregn i mellanvästern i USA. Dessa resultat publicerades den 1 maj, 2016 års nummer av Journal of Climate .
"Vi kan använda mönster av salthaltsvariationer för att förutsäga regn en säsong i förväg eftersom det är ungefär tre månaders fördröjning mellan mönstren med höga salthalter i havet och den resulterande nederbörden på land. Dessutom, låg salthalt på våren är en bra prediktor för sommartorka i Mellanvästern." säger Schmitt. Deras analys använder sofistikerade "maskininlärnings"-tekniker för att identifiera och rangordna de bästa klimatvariablerna för förutsägelser om nederbörd och salthalten visar sig vara den mest tillförlitliga för många områden.
Nu forskargruppen, som inkluderar Laifang Li, en tidigare postdoktor i Schmitts labb, för närvarande vid Duke University, Tianjia Liu vid Columbia University, och WHOI-kollegan Caroline Ummenhofer, presenterar de senaste uppdateringarna om denna spännande nya teknik.
Forskargruppen fann att genom att inkludera salthaltssignaler från hela världen snarare än bara Nordatlanten kan de göra ännu mer exakta förutsägelser och utveckla regnförutsägelser för andra regioner, inklusive sydvästra USA.
Hitta de salta signalerna
Salthalten, eller sälta, av havsvatten beror till stor del på hur mycket fukt som dras upp i luften när vindar sveper över havet. Varje år, 100, 000 kubikmil vatten avdunstar från havets yta, vilket är tillräckligt för att översvämma hela kontinentala USA upp till ett djup av 180 fot. Cirka 90 procent av fukten faller tillbaka i havet som nederbörd, medan resten bärs över land där det så småningom blir regn.
När regnet faller över havet, havsytan blir mindre salt. På samma gång, avdunstning gör havsytan saltare genom att ta bort färskvatten till atmosfären. Således, om en region blir saltare än normalt betyder det att det kommer att falla mer regn i någon annan del av jorden. Liknande, en fräschare salthalt än normalt indikerar att havet har behållit mer vatten och att det kommer att falla mindre regn någon annanstans.
"Denna grundläggande idé motiverade oss att titta på områdena med hög salthalt i havet för att se om variationerna i ytsalthalten kunde användas för förutsägelser om nederbörd på land, " säger Schmitt.
Schmitt säger att salthalten är en bättre prediktor för nederbörd än havstemperaturer eftersom den senare är föremål för dagliga variationer på grund av väder. "Salthalten är ett genomsnitt av vad som har hänt under de senaste månaderna, " säger han. "Det är en bättre indikator på hur mycket vatten och energi havet har exporterat från en viss region, eftersom avdunstning representerar det primära sättet som havet driver atmosfären på. Energin som tillhandahålls av uppvärmning på grund av temperaturskillnader är mer än en storleksordning mindre."
Både avdunstning och nederbörd ökar med globala klimatförändringar, gör skillnaderna mer uttalade.
"Saltade områden har blivit saltare och de färska områdena har blivit fräschare, vilket innebär att vi bör förvänta oss att torra områden blir torrare och våta områden blir blötare för oss på land, ", tillägger Schmitt.
"Ju mer data vi har, desto lättare blir det att förbättra säsongsbetonade klimatprognoser och förutse extrema torka och översvämningar, som sannolikt kommer att vara vanligare i en uppvärmning värld, " säger Schmitt.
