Oöverträffad sommarvärme och översvämningar, skogsbränder, torka och kraftigt regn - extrema väderhändelser inträffar allt oftare, men nu har ett internationellt team av klimatforskare funnit en koppling mellan många extrema väderhändelser och den påverkan klimatförändringarna har på jetströmmen.

"Vi kom så nära som möjligt för att demonstrera en direkt koppling mellan klimatförändringar och en stor familj av extrema väderhändelser den senaste tiden, "sa Michael Mann, framstående professor i atmosfärisk vetenskap och regissör, Earth System Science Center, Penn State. "Kort om att faktiskt identifiera händelserna i klimatmodellerna."

De ovanliga väderhändelserna som väckte forskarnas intresse är saker som den europeiska värmeböljan 2003, Pakistans översvämning 2010 och rysk värmebölja, värmeböljan och torka från Texas och Oklahoma 2011 och skogsbränderna i Kalifornien 2015.

Forskarna tittade på en kombination av ungefär 50 klimatmodeller från hela världen som ingår i Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5), som är en del av World Climate Research Program. Dessa modeller körs med specifika scenarier och producerar simulerade data som kan utvärderas över de olika modellerna. Dock, medan modellerna är användbara för att undersöka storskaliga klimatmönster och hur de sannolikt kommer att utvecklas med tiden, de kan inte förlita sig för en korrekt bild av extrema väderhändelser. Det är där faktiska observationer visar sig vara kritiska.

Forskarna tittade på de historiska atmosfäriska observationerna för att dokumentera de förhållanden under vilka extrema vädermönster bildas och kvarstår. Dessa förhållanden uppstår när jetströmmen, en global atmosfärisk våg av luft som omfattar jorden, blir stilla och topparna och dalarna förblir låsta på plats.

"De flesta stationära jetströmsstörningar, dock, försvinner med tiden, "sa Mann." Under vissa omständigheter begränsas vågstörningen effektivt av en atmosfärisk vågledare, något som liknar hur en koaxialkabel leder en tv -signal. Störningar kan då inte lätt försvinna, och mycket stora amplitudsvängningar i jetströmmen norr och söder kan förbli på plats när den rundar jorden. "

Denna begränsade konfiguration av jetströmmen är som en berg- och dalbana med höga toppar och dalar, men bildas bara när det finns sex, sju eller åtta par toppar och dalar som omger världen. Jetströmmen kan då bete sig som om det finns en vågledare - oöverstigliga barriärer i norr och söder - och en våg med stora toppar och dalar kan uppstå.

"Om samma väder kvarstår i flera veckor i en region, då kan soliga dagar förvandlas till en allvarlig värmebölja och torka, och bestående regn kan leda till översvämningar, "sa Stefan Rahmstorf, Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), Tyskland.

Strålens struktur hänför sig till dess latitud och temperaturgradienten från norr till söder.

Temperaturer har vanligtvis de brantaste stigningarna på mitten av breddgraderna och en stark cirkumpolär jetström uppstår. Dock, när dessa temperaturgradienter minskar på rätt sätt, en försvagad "dubbel topp" jetström uppstår med de starkaste jetströmvindarna belägna norr och söder om mitten av breddgraderna.

"Uppvärmningen av Arktis, uppvärmningens polära förstärkning, spelar en nyckelroll här, "sa Mann." Ytan och den lägre atmosfären värmer mer i Arktis än någon annanstans på jorden. Det mönstret projicerar på själva temperaturgradientprofilen som vi identifierar som stöd för atmosfäriska vågledarförhållanden. "

Teoretiskt sett stående jetströmsvågor med stor amplitud norr/söder böljningar bör orsaka ovanliga väderhändelser.

"Vi litar inte på klimatmodeller ännu för att förutsäga specifika episoder av extremt väder eftersom modellerna är för grova, "sade studiens medförfattare Dim Coumou från PIK." Men modellerna återger troget storskaliga mönster för temperaturförändringar, "tillade medförfattaren Kai Kornhuber från PIK.

Forskarna tittade på observationer från den verkliga världen och bekräftade att detta temperaturmönster överensstämmer med den dubbeltoppade jetströmmen och vågledarmönster i samband med ihållande extrema väderhändelser under senvåren och sommaren, såsom torka, översvämningar och värmeböljor. De fann att mönstret har blivit mer framträdande i både observationer och simuleringar av klimatmodeller.

"Med hjälp av simuleringarna vi visar att stigande växthusgaser är ansvariga för ökningen, "sade Mann. Forskarna noterade i dagens (27 mars) nummer av Vetenskapliga rapporter att "Både modellerna och observationerna tyder på att denna signal först nyligen har framkommit från bakgrundsbruset av naturlig variation."

"Vi kan nu ansluta prickarna när det gäller mänsklig orsakad global uppvärmning och en rad extrema senaste väderhändelser, "sa Mann.

Även om modellerna inte på ett tillförlitligt sätt följer enskilda extrema väderhändelser, de återger jetmönstren och temperaturscenarier som i den verkliga världen leder till kraftigt regn i flera dagar, veckor med briljande sol och frånvaro av nederbörd.

"För närvarande har vi bara tittat på historiska simuleringar, "sade Mann." Vad som händer härnäst är att undersöka framtidens modellprognoser och se vad de innebär om vad som kan vänta vad gäller ytterligare ökningar i extremt väder. "