Fortsatt förbränning av fossila bränslen kommer sannolikt att ge ännu mer extrema somrar än 2018 på grund av dess påverkan på jetströmmen. Det snabba försvinnandet av aerosoler som produceras av föroreningar kan, dock, mildra effekterna fram till mitten av seklet om länder som Kina fasar ut dessa bränslen, enligt ett internationellt team av klimatforskare som använder klimatmodeller för att förutsäga förändringar i förekomsten av så kallade Quasi-Resonant Amplification (QRA)-händelser associerade med ihållande väderextremer.

Dessa extrema vägar för jetströmmen orsakar översvämningar, torka och skogsbränder. Under 2018, sommarvädret inkluderade översvämningar i Japan, rekordvärmeböljor i Nordamerika, Europa och Asien, skogsbränder i Grekland och till och med delar av Arktis. Värme och torka i Kalifornien ledde till den värsta skogsbränder som någonsin registrerats.

Jetströmmen och extrema väderhändelser

QRA-evenemang ger extremt sommarväder när jetströmmen uppvisar breda nord-sydliga slingrar och blir stillastående med toppar och dalar låsta på plats.

"De flesta stationära jetströmstörningar kommer att försvinna med tiden, sa Michael Mann, framstående professor i atmosfärsvetenskap och regissör, Earth System Science Center. "Dock, under vissa omständigheter begränsas vågstörningen effektivt av en atmosfärisk vågledare, något som liknar hur en koaxialkabel styr en tv-signal. Störningar kan då inte lätt skingras och mycket stora amplitudsvängningar i jetströmmen norr och söder kan stanna kvar när den rundar jordklotet."

"Om samma väder kvarstår i veckor i sträck i en region, då kan soliga dagar förvandlas till en allvarlig värmebölja och torka, och bestående regn kan leda till översvämningar, sa Stefan Rahmstorf, Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), Tyskland.

Sommaren 2018, klimatförändringarnas effekter på extremt väder var inte längre subtila, enligt Mann.

"Det spelade ut i realtid på våra tv-skärmar och tidningsrubriker i form av ett aldrig tidigare skådat hemisfäromfattande mönster av extrema översvämningar, torka, värmeböljor och skogsbränder, " tillade Mann.

Quasi-Resonant Amplifications roll

Mann noterar att fenomenet QRA spelade en viktig roll för att skapa den hemisfäriska samlingen av oöverträffade väderhändelser.

Tidigare arbete av Mann och kollegor visade på ett samband mellan extrema klimathändelser och klimatinducerade förändringar i jetströmmen. Även om forskare inte kan exakt identifiera QRA-händelser i klimatmodeller, en sak som klimatmodellerna fångar mycket väl är temperaturförändringar.

"QRA-händelser har visat sig ha en väldefinierad signatur när det gäller den latitudinella variationen i temperatur i den lägre atmosfären, " förklarade Mann. "Förändringen i temperatur med latitud och hur den reagerar på ökande koncentrationer av växthusgaser beror på fysik som är väl förstådd och väl representerad av klimatmodellerna."

Forskarna fann att mönstret av förstärkt arktisk uppvärmning – Arctic Amplification – som saktar ner jetströmmen också ökar frekvensen av QRA-episoder.

Studie medförfattare Dim Coumou, som är både på PIK och VU Amsterdam sa att vi inte litar tillräckligt på klimatmodeller ännu för att förutsäga dessa typer av extrema väderepisoder eftersom modellerna är för grova.

"Dock, modellerna producerar troget storskaliga mönster av temperaturförändringar, ", tillade medförfattaren Kai Kornhuber från PIK.

Forskarna rapporterar idag (31 okt.) in Vetenskapens framsteg att den förstärkta arktiska uppvärmningen, kallas Arctic Amplification, associerade med mänskligt orsakade klimatförändringar både saktar ner jetströmmen och ökar frekvensen av QRA-episoder.

De fann att klimatmodeller, när de används för att projicera framtida förändringar i extremt väderbeteende – eftersom de inte kan fånga fenomenet QRA – underskattar de sannolikt hur framtida klimatförändringar kan leda till mer ihållande extrema väderleksförhållanden som de under sommaren 2018. Om koldioxid fortsätter att tillsättas till atmosfären, förekomsten av QRA och tillhörande extrema väderhändelser skulle fortsätta att öka i samma takt som de har gjort under de senaste decennierna.

Aerosolens effekt på reglering av temperaturer

Dock, Växthusgaser är inte det enda som beaktas när man tittar på framtiden för jordens klimat. Även om USA och Europa har gått över till "renare" kolförbränningsmetoder, som tar bort aerosolgenererande föroreningar från utsläppen, många andra områden i världen har inte. Aerosoler är partiklar suspenderade i luften.

Om dessa länder, genom mitten av århundradet, byta till renare kolförbränningsteknik, då kommer världens medellatitudområden att värmas upp och den arktiska förstärkningen minskar. Detta kommer att inträffa eftersom aerosoler, speciellt på mitten av breddgraderna där det finns rikligt med sol, kyla jorden genom att reflektera värme bort från planeten. Utan dessa aerosoler, det området av jorden kommer att värmas, dämpa ytterligare ökningar av QRA när skillnaden i uppvärmning mellan de arktiska och mellanliggande breddgraderna minskar.

Dock, vid mitten av århundradet, när aerosolerna inte längre produceras, Växthusuppvärmningen dominerar återigen klimatet. Att begränsa förbränningen av fossila bränslen kan förhindra en ökning av ihållande extrema sommarväder, även om den nuvarande takten av förekomst av somrar som 2018 sannolikt kommer att bestå. "Framtiden ligger fortfarande mycket i våra händer när det gäller farliga och skadliga sommarvädersextremer." Sa Mann. "Det är helt enkelt en fråga om vår viljestyrka att snabbt gå över från fossila bränslen till förnybar energi."