Paraguayfloden är en viktig livsnerv för det landlockade landet som delar dess namn. Det ger paraguayaner fiske, bevattning för jordbruket och tillgång till sjöfart. Men det är också utsatt för säsongsbetonade översvämningar, med särskilt stora konsekvenser för befolkningen som bor på dess stränder, inklusive där det går utanför Paraguays huvudstad, Asunción.

I slutet av 2015, kraftiga regn gav regionen några av dess mest intensiva översvämningar under det senaste halvseklet. Enligt paraguayanska Röda Korset, floden Paraguay, Paranáfloden och minst sju andra floder svämmade över sina stränder, och BBC rapporterade att mer än 150, 000 människor evakuerades i Paraguay och Argentina. Katastrofen lämnade 120, 000 människor i Asunción utan ström.

Meteorologiska experter och humanitära tjänstemän vid den tiden citerade El Niño som en bidragande orsak till det kraftiga nederbörden, och säsongsprognoser utfärdade så långt tillbaka som i juni 2015 indikerade en ökning av chanserna för nederbörd över genomsnittet i regionen under de sista månaderna av 2015, till stor del eftersom klimatmodeller vid den tiden förutspådde El Niño-händelsen.

Ett nytt papper i Journal of Climate ger en närmare titt på El Niños roll i 2015 års översvämningshändelse, samt andra väder- och klimatfaktorer som bidrog till de kraftiga regnen. Författarna till uppsatsen tillhandahåller en analys av hur väl säsongsprognoser förutspådde det kraftiga regnet och finner att prognoser i undersäsongsskala visar lovande för regionen. De analyserar också hur klimatprocesser på flera olika tidsskalor kom samman för att denna kraftiga regnhändelse skulle manifestera sig.

"Vi var intresserade av att studera den här översvämningshändelsen för medan El Niño vanligtvis resulterar i nederbörd över genomsnittet i sydöstra Sydamerika, vi skulle inte förvänta oss att El Niño ensam skulle orsaka översvämningar av denna storleksordning på Paraguayfloden, " sa huvudförfattaren James Doss-Gollin, en doktorand vid Columbia Water Center. "Vi ville spela detektiv för att identifiera och förstå de fysiska mekanismerna som orsakade denna händelse så att vi bättre kan förutsäga dem i framtiden."

Forskare har visat att El Niño tenderar att stärka flödet av fukt som kommer från både Amazonas och Atlanten via ett band av vindar som kallas South American Low-Level Jet. Tidigare har det flödet av fukt flyttat runt och tenderat att spåra lite söder om Paraguay. Men i slutet av 2015, det förstärkta flödet slingrade sig inte som det hade gjort tidigare – istället för en flacka brandslang, osynliga styrkor riktade slangen mot Paraguay och höll den där.

Men de krafterna kanske inte är så osynliga trots allt. Doss-Gollin och hans medförfattare använder flera metoder för att försöka diagnostisera varför det kraftiga regnet inträffade när och var det skedde, inklusive varför banan fastnade. En av deras metoder kallas vädertypning, som använder statistik för att kvantitativt definiera de olika återkommande atmosfäriska vindmönster som ses i ett område. Dessa vindmönster är de bakomliggande drivkrafterna för väderförhållandena.

"Man kan tänka på vädertyper som byggstenar för väder och klimathändelser, " sa medförfattaren Ángel G. Muñoz, en klimatforskare vid International Research Institute for Climate and Society (IRI) och tidigare från Atmospheric and Oceanic Sciences Program vid Princeton University. "En sekvens och ett antal vädertyper kan producera översvämningar i en viss region; en annan kombination skulle leda till vackra, soliga dagar."

Med hjälp av vädertyper och andra metoder, Doss-Gollin, Muñoz och medförfattarna Simon Mason från IRI och Max Pastén från Paraguays meteorologiska tjänst (DMH) fann att förutom El Niño, det kraftiga nederbörden i slutet av 2015 påverkades av Madden Julian Oscillation och av interaktioner mellan Stilla havet och Atlanten. Medan de säsongsbetonade nederbördsprognoserna förutspådde högre odds för kraftig nederbörd i regionen, de fattade inte platsen för denna nederbörd helt rätt. Författarna drog slutsatsen att säsongsmodellerna delvis var avstängda för att de inte fångade inflytandet från Stillahavs-Atlantens interaktion.

Författarna använde också statistiska metoder för att bygga vidare på och försöka förbättra resultaten från fysikbaserade klimatmodeller under säsong. De fann att att lägga till statistisk korrigering resulterade i avsevärt förbättrade prognoser, vilket tyder på att undersäsongsprognoser för kraftiga regn kan vara möjliga i denna region.

Även om forskningen är fokuserad på en tidsperiod då en El Niño-händelse inträffade, författarna tror att analysen är tillämplig på icke-El Niño-perioder också. "Jag skulle bli förvånad över att se fukttransporten så stark som den var 2015-16 utan ett El Niño-evenemang bakom sig, " sa Doss-Gollin. "Men den primära orsaken till översvämningen var den stationära aspekten av fuktflödet, vilket potentiellt skulle kunna hända utan en El Niño."

"Vi har nu en känsla av hur olika källor till klimatvariationer på flera tidsskalor kom samman för att skapa denna nederbördshändelse, och hur experimentella undersäsongsprognoser potentiellt kan förutsäga liknande händelser i framtiden, sa Muñoz.

Tillämpligheten av dessa resultat för användning i driftsprognoser är inte bara teoretisk. "Här på paraguayanska meteorologiska kontor, vi är mycket intresserade av att ha ett operativt prognossystem på undersäsong-till-säsongsmässiga tidsskalor, sa medförfattaren Pastén, en professor vid National University of Asunción (Paraguay) som också arbetar på DMH. "Denna studie visar oss en tydlig väg för dess implementering, and we expect to do it soon with the collaboration of the Latin American Observatory of Climate Events and the support of my co-authors."

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.