En ny NASA-ledd studie visar att klimatförändringarna sannolikt kommer att intensifiera extrema väderhändelser kända som atmosfäriska floder över större delen av världen i slutet av detta århundrade, samtidigt som de minskar något.

Den nya studien projekterar att atmosfäriska floder kommer att bli betydligt längre och bredare än de vi observerar idag, leder till mer frekventa atmosfäriska flodförhållanden i drabbade områden.

"Resultaten visar att i ett scenario där utsläppen av växthusgaser fortsätter i nuvarande takt, det kommer att finnas cirka 10 procent färre atmosfäriska floder globalt i slutet av 2000-talet, " sa studiens huvudförfattare, Duane Waliser, av NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Dock, eftersom fynden visar att de atmosfäriska floderna kommer att vara, i genomsnitt, cirka 25 procent bredare och längre, den globala frekvensen av atmosfäriska flodförhållanden – som kraftigt regn och starka vindar – kommer faktiskt att öka med cirka 50 procent."

Resultaten visar också att frekvensen av de mest intensiva atmosfäriska flodstormarna förväntas nästan fördubblas.

Atmosfäriska floder är långa, smala luftstrålar som transporterar enorma mängder vattenånga från tropikerna till jordens kontinenter och polarområden. Dessa "floder i himlen" sträcker sig vanligtvis från 250 till 375 miles (400 till 600 kilometer) breda och bär lika mycket vatten - i form av vattenånga - som cirka 25 Mississippi Rivers. När en atmosfärisk flod landar, särskilt mot bergig terräng (som Sierra Nevada och Anderna), det släpper ut mycket av den vattenångan i form av regn eller snö.

Dessa stormsystem är vanliga – i genomsnitt, det finns omkring 11 närvarande på jorden när som helst. I många delar av världen, de ger välbehövlig nederbörd och är ett viktigt bidrag till den årliga sötvattenförsörjningen. Dock, starkare atmosfäriska floder – särskilt de som stannar vid land eller som producerar regn ovanpå snöpackningen – kan orsaka katastrofala översvämningar.

Atmosfäriska floder dyker upp på satellitbilder, inklusive data från en serie faktiska atmosfäriska flodstormar som dränkte den amerikanska västkusten och orsakade allvarliga översvämningar i början av 2017.

Studien

Klimatförändringsstudier av atmosfäriska floder har hittills mestadels varit begränsade till två specifika regioner, västra USA och Europa. De har vanligtvis använt olika metoder för att identifiera atmosfäriska floder och olika klimatprojektionsmodeller - vilket innebär att resultat från en inte är kvantitativt jämförbara med en annan.

Teamet försökte tillhandahålla en mer strömlinjeformad och global metod för att utvärdera effekterna av klimatförändringar på atmosfäriska flodstormar.

Studien förlitade sig på två resurser - en uppsättning vanliga prognoser för globala klimatmodeller för 2000-talet utvecklade för den mellanstatliga panelen för klimatförändringars senaste utvärderingsrapport, och en global atmosfärisk floddetekteringsalgoritm som kan tillämpas på klimatmodellutdata. Algoritmen, utvecklats tidigare av medlemmar i studiegruppen, identifierar atmosfäriska flodhändelser från varje dag av modellsimuleringarna, kvantifiera deras längd, bredd och hur mycket vattenånga de transporterar.

Teamet tillämpade den atmosfäriska floddetekteringsalgoritmen på både faktiska observationer och modellsimuleringar för det sena 1900-talet. En jämförelse av data visade att modellerna producerade en relativt realistisk representation av atmosfäriska floder för det sena 1900-talets klimat.

De använde sedan algoritmen för att modellera prognoser av klimatet i slutet av 2000-talet. Genom att göra detta, de kunde jämföra frekvensen och egenskaperna hos atmosfäriska floder för det nuvarande klimatet med prognoserna för framtida klimat.

Teamet testade också algoritmen med ett annat klimatmodellscenario som antog mer konservativa ökningar av växthusgasutsläppen. De hittade liknande, men mindre drastiska förändringar. Tillsammans, övervägandet av de två klimatscenarierna indikerar ett direkt samband mellan uppvärmningens omfattning och frekvensen och svårighetsgraden av atmosfäriska flodförhållanden.

Vad betyder det här?

Studiens betydelse är tvåfaldig.

Först, "att veta hur dessa atmosfäriska flodhändelser kan förändras med framtida klimatförhållanden gör det möjligt för forskare, vattenförvaltare, intressenter och medborgare som bor i atmosfäriska flodutsatta regioner [t.ex. västra Nordamerika, västra S. Amerika, S. Afrika, Nya Zeeland, västeuropa] att överväga de potentiella konsekvenserna som kan komma med en förändring av dessa extrema nederbördshändelser, sa Vicky Espinoza, postdoktor vid University of California-Merced och första författare till studien.

Och för det andra, studien och dess tillvägagångssätt ger en välbehövlig, enhetligt sätt att undersöka atmosfäriska floder på global nivå – vilket illustrerar en grund för att analysera och jämföra dem som inte tidigare fanns.

Begränsningar

Data över modellerna är generellt konsekventa – alla stöder prognosen att atmosfäriska flodförhållanden är kopplade till uppvärmning och kommer att öka i framtiden; dock, medförfattare Marty Ralph från University of California, San Diego, påpekar att det fortfarande återstår arbete.

"Medan alla modeller projekterar ökar frekvensen av atmosfäriska flodförhållanden, resultaten illustrerar också osäkerheter i detaljerna i klimatprognoserna för detta nyckelfenomen, ", sa han. "Detta belyser behovet av att bättre förstå varför modellernas representationer av atmosfäriska floder varierar."

Studien, med titeln "Global analys av klimatförändringsprojektionseffekter på atmosfäriska floder, " publicerades nyligen i tidskriften Geofysiska forskningsbrev .