Hur skulle dagens vädermönster se ut i ett varmare, fuktigare atmosfär - ett förväntat skifte som påverkas av klimatförändringarna?

Colorado State University -forskaren Kristen Rasmussen erbjuder ny inblick i denna fråga - specifikt hur åskväder skulle vara annorlunda i en varmare värld.

Den assisterande professorn i atmosfärisk vetenskap arbetar vid gränssnittet mellan väder och klimat. Hon är huvudförfattare på ett nytt papper i Klimatdynamik som beskriver högupplösta klimatsimuleringar över hela kontinentala USA. Hennes resultat tyder på att extrema åskväder, eller vad atmosfäriska forskare kallar konvektiva system, kommer att öka i frekvens under ett varmare klimatscenario. Denna förskjutning skulle orsakas av grundläggande förändringar i atmosfärens termodynamiska förhållanden.

För studien, Rasmussen använde en kraftfull ny datauppsättning som utvecklats av National Center for Atmospheric Research (NCAR) i Boulder, Colorado, där Rasmussen avslutade postdoktoralt arbete innan han började på CSU -fakulteten 2016.

Forskarna genererade den enorma datamängden genom att köra NCAR:s väderforsknings- och prognosmodell med en extremt hög upplösning på cirka 4 kilometer (cirka 2,5 miles), över hela sammanhängande amerikanska typiska klimatmodeller löser sig bara till cirka 100 kilometer (cirka 62 miles) - inte nästan den detalj som finns tillgänglig i den nya datamängden. I de nya uppgifterna ingår molnprocesser i finare skala än vad som har varit tillgängligt i tidigare klimatmodeller.

Med hjälp av datamängden och samarbete med NCAR -forskare, Rasmussen ledde analys av detaljerade klimatsimuleringar. Den första kontrollsimuleringen inkluderade vädermönster från 2000-2013. Den andra simuleringen överlade samma väderdata med en "pseudo global warming" -teknik med hjälp av ett accepterat scenario som förutsätter en ökning av medeltemperaturen på 2-3 grader. och en fördubbling av atmosfärisk koldioxid.

"När vi jämförde den nuvarande konvektiva befolkningen med framtiden, vi fann att svaga till måttliga stormar minskar i frekvens, De mest intensiva stormarna ökar i frekvens, "Rasmussen sa." Detta är en indikation på en förändring i den konvektiva befolkningen, och det ger oss en bild av hur klimatförändringar kan påverka förekomsten av åskväder. "

För att förklara detta fynd, studien visade också att medan mängden tillgänglig energi för konvektion ökar i ett varmare och fuktigare klimat, den energihämmande konvektionen ökar också. Förhållandena mellan dessa skift ger en termodynamisk förklaring till ökande eller minskande antal stormar.

Nuvarande klimatmodeller redovisar inte korrekt molnprocesser och har gjort antaganden om deras beteende. Faktiskt, moln och mesoskala, eller medelstora, processer i atmosfären är bland de största osäkerheterna i dagens klimatmodeller, Sa Rasmussen.

"Nu när globala klimatmodeller körs med högre upplösning, de behöver mer information om molnens fysiska processer, för att bättre förstå alla konsekvenser av klimatförändringarna, "sa hon." Detta var en av motivationerna bakom studien. "

I Rasmussens studie, molnbeteende definierades mer realistiskt med hjälp av data som löstes i block på 4 kilometer. Det innebar att hon kunde lösa topografiska funktioner som Rocky Mountains och låta åskväderna utvecklas naturligt i sin miljö. Hennes studie stod för utbredning av organiserade stormar, och inkluderade också korrekta dagliga nederbördscykler över hela USA, ingen av dem är exakt representerade i nuvarande klimatmodeller.

NCAR planerar fler klimatsimuleringar som innehåller ännu finare detaljer av väderprocesser. Rasmussen hoppas kunna genomföra uppföljningsstudier som redogör för förändringar i stormbanan, vilket inte återspeglades i hennes senaste studie.