Himlen har ibland sina gränser, enligt ny forskning från två atmosfärsforskare vid University of Chicago.

En studie publicerad 24 maj i Vetenskap erbjuder en förklaring till ett mystiskt och ibland dödligt vädermönster där jetströmmen, de globala luftströmmarna som kretsar runt jorden, stånd ut över en region. Ungefär som motorvägar, jetströmmen har en kapacitet, forskare sa, och när det överskrids, blockeringar bildas som är anmärkningsvärt lika trafikstockningar - och klimatprognosmakare kan använda samma matematik för att modellera dem båda.

Den dödliga europeiska värmeböljan 2003, Kaliforniens torka 2014 och svängningen av Superstorm Sandy 2012 som överraskade prognosmakare – alla dessa orsakades av ett väderfenomen känt som "blockering, " där jetströmmen slingrar sig, stoppa vädersystemen från att röra sig österut. Forskare har känt till det i decennier, nästan lika länge som de har känt till jetströmmen – först upptäckt av den banbrytande University of Chicago-meteorologen Carl-Gustaf Rossby, faktiskt — men ingen hade en bra förklaring till varför det händer.

"Blockering är notoriskt svårt att förutse, till stor del för att det inte fanns någon övertygande teori om när den bildas och varför, " sa studiemedförfattare Noboru Nakamura, professor vid institutionen för geofysiska vetenskaper.

Nakamura och dåvarande doktoranden Clare S.Y. Huang studerade jetströmmen, försöker bestämma en tydlig uppsättning mätningar för blockering för att bättre analysera fenomenet. En av deras nya mått var en term som mätte jetströmmens meander. Ser man över matematiken, Nakamura insåg att ekvationen var nästan identisk med en som utarbetades för decennier sedan av transportingenjörer som försökte beskriva trafikstockningar.

"Det visar sig att jetströmmen har kapacitet för "vädertrafik, precis som motorvägen har trafikkapacitet, och när den överskrids, blockering visar sig som trängsel, sa Huang.

Ungefär som biltrafik, rörelsen saktar ner när flera motorvägar konvergerar och jetströmmens hastighet reduceras på grund av topografi som berg eller kuster.

Resultatet är en enkel teori som inte bara reproducerar blockering, men förutspår det, sa Nakamura, som kallade att göra den tvärvetenskapliga kopplingen "en av de mest oväntade, men upplysande ögonblick i min forskarkarriär - verkligen en gåva från Gud."

Förklaringen kanske inte omedelbart förbättrar kortsiktiga väderprognoser, forskarna sa, men det kommer säkert att hjälpa till att förutsäga långsiktiga mönster, inklusive vilka områden som kan se mer torka eller översvämningar.

Deras första resultat tyder på att även om klimatförändringarna förmodligen ökar blockeringen genom att jetströmmen körs närmare sin kapacitet, det kommer att finnas regionala skillnader:t.ex. Stilla havet kan faktiskt se en minskning av blockering under decennierna.

"Det är väldigt svårt att förutse någonting tills du förstår varför det händer, så den här mekanistiska modellen borde vara extremt hjälpsam, " sa Nakamura.

Och modellen, till skillnad från de flesta moderna klimatvetenskaper, är beräkningsmässigt enkel:"Denna ekvation fångar essensen med ett mycket mindre komplicerat system, " sa Huang.