Trädgårdsmästare känner till frustrationen av en falsk vår. lockad ute av varmt väder, vissa människor planterar sina trädgårdar på våren bara för att se en plötslig sen frost drabba plantorna med en dödlig frysbränna. Grumlande gröna tummar, tillsammans med bönder och vattenförsörjningschefer, skulle dra nytta av mer exakta förutsägelser om säsongens första och sista frost.

Sådan tajming är i förändring, dock. Den frostfria säsongen i Nordamerika är ungefär 10 dagar längre nu än för ett sekel sedan. I en ny studie, publiceras idag i Naturkommunikation , forskare från University of Utah och U.S. Geological Survey analyserar faktorerna som bidrar till tidpunkten för frost i USA. Atmosfäriska cirkulationsmönster, de hittade, var det dominerande inflytandet på frosttidspunkten, även om trenden med globalt värmande temperaturer också spelade en roll.

"Den frostfria säsongen har förlängts under det senaste århundradet, och nu förstår vi förändringarna i atmosfärens cirkulation som är extremt starka när det gäller frosttider, ännu starkare än den globala uppvärmningen, " säger University of Utah, professor i atmosfärsvetenskap Court Strong.

Väder och klimat är komplexa system, med många faktorer som påverkar vilka speciella väderförhållanden som kan vara på en viss plats vid en viss tidpunkt. Tidigare forskning, säger Gregory McCabe, av USGS i Denver har fokuserat på rollen av storskaliga fenomen som El Niño. "Jag tror inte att någon har brutit ner det för att titta på de cirkulationsmönster som är specifika för tidpunkten för frost, " säger McCabe.

Strong och McCabe satte sig för att undersöka de relativa bidragen från den globala uppvärmningstrenden och lokala atmosfäriska cirkulationsmönster till den sekellånga förlängningen av den frostfria säsongen.

"Om du frågar en amerikansk prognosmakare vad som avgör den första höstfrosten, de kommer att säga att en kall luftmassa kommer ner från Kanada, uppenbarligen på grund av cirkulationen, Strong säger. "Det finns en roll för uppvärmning, men å andra sidan kommer prognosmakare att berätta att det helt klart finns en roll för cirkulationen också."

För att mer exakt fånga regionala, relativt småskaliga cirkulationsmönster, Strong och McCabe delade upp USA i fyra regioner, och undersökte separat hur frosttidsmönster varierade i varje region under 93 års väderdata.

Forskarna fann att atmosfäriska cirkulationsmönster stod för mellan 25 och 48 procent av variationen i tidpunkten för frost. För att sätta det i sitt sammanhang, Strong säger, kom ihåg att den frostfria säsongen har förlängts med i genomsnitt 10 dagar under det senaste seklet. Tre till fem av dessa dagar kan förklaras av atmosfärisk cirkulation, medan tre dagar kan räknas upp till global uppvärmning. Andra faktorer, som lokalt molntäcke, kan stå för de återstående två till fyra dagarna.

Även om resultaten visar att atmosfärisk cirkulation är den primära drivkraften för frosttimning, den uppvärmande trenden utövar ett inflytande över cirkulationen utöver den allmänna trenden med uppvärmning av temperaturer. "Vi hittade också bevis för att dessa cirkulationsmönster i sig har förändrats av den globala uppvärmningen, speciellt i västra USA och nordvästra, " Strong säger. "Uppvärmning är en viktig del av denna berättelse trots denna upptäckt att cirkulation är en starkare drivkraft historiskt sett."

Nästa, Strong och McCabe kommer att utvärdera hur väl klimatmodeller fångar drivkrafterna bakom frosttiming och leta efter sätt som modellerna kan förbättras. Bättre modellering av atmosfäriska mönster leder till mer exakta prognoser för framtida frosttider. "Variationerna i klimatet från år till år styrs av dessa förändringar i atmosfärens cirkulation, " Säger McCabe. "Utöver det har du den uppvärmande trenden. Om du inte förstår dessa mönster rätt kommer simuleringarna att ha mycket osäkerhet i dem."