Coloradofloden ramlar genom varierande landskap, dränering av vattendelar från sju västra stater. Denna 1, 450 mil långt system är en kritisk vattenförsörjning för jordbruket, industri och kommuner från Denver till Tijuana.

I torrlandet i Colorados nedre bassäng, bildad av Nevada, Arizona och Kalifornien, åskväder – kända i meteorologiskt språkbruk som konvektiv nederbörd – kontrollerar vanligtvis avrinning, strömflöde, vattenförsörjning och översvämningsrisk för mänskliga befolkningar förutom vattentillgången till vegetationen.

Konvektiv nederbörd, som kan leda till enorma översvämningar och efterföljande katastrofer, genereras av värme från jordens yta. Fukt stiger snabbt upp i atmosfären och kondenserar sedan mycket snabbt för att bilda plötsliga regnstormar som är dåligt förstådda inom globala klimatmodeller och datauppsättningar.

Forskare använder sådan information för att utforska hur framtida klimatförändringar kommer att påverka nederbörden, men hittills har de mest slagit ut när det gäller konvektiv nederbörd. Bättre förståelse för denna typ av nederbörd kan hjälpa forskare att förbättra statistisk bedömning och förutsägelse av klimatförändringar genom modellering.

För detta ändamål, hydrologer från UC Santa Barbaras Earth Research Institute har utvecklat en enkel regnstormsgenerator (STORM). Deras modell simulerar nederbörd i vattendelar under olika klimatförändringsscenarier som återspeglar skillnader i graden av väta eller storm. Teamets resultat, som finns i journalen Miljöforskningsbrev , ge insikt i observerade eller prognostiserade regionala hydrologiska trender.

"Vi tar itu med ett allmänt problem som har regionala konsekvenser, särskilt i områden med vattenbrist, sa Michael Singer, även föreläsare vid Cardiff University i Wales. "Det allmänna problemet är vi vet att klimatförändringar sker över hela världen, men vad vi inte vet är hur det kommer att påverka konvektiv nederbörd och tillhörande avrinning."

Singer och hans medförfattare, Katerina Michaelides, åtgärdat problemet genom att skapa en modell som gör det möjligt för forskare att undersöka olika typer av klimatförändringar. De applicerade det på området runt Walnut Gulch Experimental Watershed i Arizona, en plats med utmärkta långsiktiga historiska nederbördsdata registrerade per minut.

"Ett tag, det har funnits mysteriet med en avtagande avrinningssignal i Coloradoflodens nedre bassäng, i synnerhet i floden San Pedro nedströms Walnut Gulch, vilket är mycket viktigt regionalt inom sydöstra Arizona, " förklarade Singer. "I den här delen av bassängen, människor hade länge misstänkt att det kom mindre avrinning in i dessa strömmar från tillfälliga bifloder - kortvarigt vilket betyder att de flyter ibland men är torra för det mesta."

Kombinationen av STORM-modellen med analys av nederbördsdatauppsättningen gjorde det möjligt för utredarna att få insikter i decadala trender i monsunens nederbördsintensitet under klimatförändringar. De fann att det har skett en ökning av nederbörden men mindre vatten som levererats i kraftiga stormar. Detta strider mot tidigare föreställningar om hur nederbörd ska reagera på atmosfärisk uppvärmning. Forskarna tillskrev fenomenet att mindre fukt importerades till regionen från Kaliforniens golf eller Stilla havet under monsunerna.

"Även om det regnar mer överlag, varje storm är mindre intensiv och droppar mindre vatten, ", sa Singer. "Medan mängden nederbörd ökar med tiden och de mindre stormarna dumpar mer nederbörd totalt sett, det kommer i mindre och mer frekventa sprutor. Denna nederbörd med lägre intensitet innebär mindre avrinning över ytan, vilket betyder att vi borde se en minskning av avrinning över en hel bassäng. Och våra modellresultat stämmer väl överens med avrinningsdata:Det har skett en minskning av avrinning inom denna tillfälliga ström."

Fortfarande, denna förändring i efemärt avrinning var för liten för att själv påverka nedströmsflödet. Singer föreslog att en regional minskning av snöpackningar och mindre grundvattenladdning vid bergsfronterna har påverkat vattenresurserna negativt.

"Man kan säga att hela Coloradofloden har påverkats på många sätt av klimatförändringarna, " förklarade Michaelides, även universitetslektor vid University of Bristol i Storbritannien. "Annan forskning har visat minskningar i avrinning för övre Coloradobassängen, så våra resultat ger stöd för en bredare regional nedgång av vattenresurser, vilket förmodligen är vad vi kommer att se på många platser över hela världen."

Även om STORM utvecklades med hjälp av data från ett nätverk av regnmätare i en enda dräneringsbassäng, den är tillämplig var som helst. STORM gör det möjligt för forskare att undersöka, under flera decennier, detaljerna om var nederbörden inträffar och hur mycket som föll per minut. Hittills, Singer och Michaelides har använt det för att identifiera verkliga klimatförändringar över en bred region, men de håller på att koppla STORM till en avrinningsmodell för att utforska scenarier för klimatförändringar och hur de verkligen kan påverka storleken och frekvensen av avrinning.