Översvämningar i Mellanvästern, utlöst av en intensiv "bombcyklon, "har ödelagt delar av regionen, som har plågats av översvämningar under de senaste decennierna.

Översvämningar utlöses av extrema nederbördshändelser, ofta i kombination med markförhållanden, såsom mättad eller frusen mark, som gör det svårare för vatten att tränga ner i jorden, vilket ökar avrinningen.

Global uppvärmning har potential att intensifiera jordens vattenkretslopp, vilket kommer att ändra mängden, frekvens, intensitet och varaktighet av regn och snöfall. Som min forskning och arbete av andra har visat, alla dessa förändringar ökar risken för översvämningar för delstater i Mellanvästern.

En blötare mellanvästern

Det råder stor enighet bland forskarna om att klimatförändringarna kommer att göra många delar av världen blötare. Detta beror på att högre temperaturer ökar hastigheten med vilken fukt avdunstar från jordens yta, och varmare luft håller mer fukt än kall luft. För varje 1 grads uppvärmning, atmosfärens fukthållande förmåga ökar med cirka 7 procent, baserad på väletablerade fysiklagar.

När luften blir fuktigare, vi kan förvänta oss mer nederbörd – men ökningen är inte enhetlig. Om vi ​​antar att vindmönster inte förändras nämnvärt, mer fukt kommer att transporteras in i vissa regioner under påverkan av stormbanor. Detta innebär att stormdrabbade områden sannolikt kommer att uppleva större än genomsnittliga ökningar av nederbörd och översvämningsrisker, medan områden som ligger borta från stormspår sannolikt kommer att ha mindre nederbörd och större risk för torka.

USA:s mellanvästern ligger i en konvergenszon där rådande vindar som blåser från öst och väst möts. Den polära jetströmmen blåser från väst till öst längs gränsen mellan varm och kall luft och drar regelbundet in stormar, särskilt under kalla årstider.

Med hjälp av data från U.S. Historical Climatology Network, Jag har visat att från 1951 till 2013, genomsnittlig nederbörd för USA ökade med 1,6 procent per decennium. I mellanvästern, dock, den steg med cirka 2,1 procent per decennium, och vinternederbörden ökade med 3,7 procent per decennium. Ungefär hälften av denna tillväxt orsakades av mer frekventa stormar, och den andra hälften kan hänföras till en ökning av stormarnas intensitet.

Jag har också använt högupplösta regionala klimatmodeller för att simulera framtida klimatförändringar i Mellanvästern för perioden 2040-2070 jämfört med 1970-2000. I den här studien fann jag att genomsnittlig nederbörd över hela regionen sannolikt kommer att öka med 8 procent i mitten av seklet, och vinternederbörden kommer sannolikt att öka med så mycket som 12 procent. Den norra delen av regionen kan se en ännu större ökning, troligtvis på grund av större avdunstning från de stora sjöarna till följd av högre temperaturer och mindre istäcke på vintern när regionen värms upp.

Stormare väder

Med mer fukt i atmosfären, stormsystem kommer sannolikt att orsaka kraftigare nederbörd. Förbättrad fukt i atmosfären ökar också latent värme – värme som frigörs av vattenånga när den kondenserar till vätskedroppar i luften. Denna värme ger mer energi för att öka stormens intensitet.

Dessa faktorer betyder att klimatförändringarna sannolikt kommer att orsaka en oproportionerlig ökning av kraftiga nederbördshändelser i Mellanvästern, en trend som redan syns när man tittar på historiska klimatdata. Från 1951 till 2013, min studie fann att lätt och måttlig nederbörd över Mellanvästern ökade med cirka 1 procent per decennium, medan kraftig nederbörd ökade med 4,4 procent per decennium.

Den genomsnittliga nederbörden för regionen beräknas öka med cirka 8 procent i mitten av seklet, men kraftiga stormar – de av en skala som bara kommer att inträffa en gång på 25 år – förväntas öka med 20 procent.

Mer frekvent översvämning

Alla dessa förändringar kommer att väsentligt förändra översvämningshydrologin. En studie från 2015 som undersökte utsläppsdata från 774 U.S. Geological Survey strömmätningsstationer över Mellanvästern från 1962 till 2011 fann att 34 procent av stationerna visade betydande ökningar i frekvensen av översvämningshändelser. Den mest uttalade ökningen inträffade på våren för översvämningar i samband med snösmältning, regn som faller på frusen mark och regn-på-snö-händelser. Förutom ökande nederbörd, denna analys visade att tidigare snösmältning och förändringar i förhållandet mellan regn och snö orsakade av högre temperaturer också driver den kraftiga ökningen av våröversvämningar i Mellanvästern.

En annan studie projicerade förändringar i översvämningar på grund av klimatförändringar och beräknade hur ofta en genomsnittlig 100-årsöversvämning från 1900-talet – dvs. tillräckligt stor för att ha bara en procents chans att inträffa under ett givet år, eller en gång på ett sekel – kommer sannolikt att återkomma under 2000-talet. För större delen av Mellanvästern, författarna uppskattade att sannolikheten för sådana översvämningar sannolikt kommer att fördubblas under 2000-talet, så att det som en gång var en 100-årsflod kan förväntas inträffa i genomsnitt vart 50:e år.

En tredje studie, publicerades 2016, undersökt hur klimatförändringar kan förändra strömflödet i nordöstra och mellanvästern. Storleken och tidpunkten för strömflödet kan påverka vattenförsörjningen och kvaliteten, infrastruktursystem och vattenlevande liv. Denna studie visade att under detta århundrade, genomsnittliga 100-års tredagars toppflödesnivåer skulle sannolikt öka med 10 till 20 procent för Midwest-regionen.

Under tiden, människor i Nebraska, Iowa, Wisconsin, Minnesota och South Dakota som drabbats av den senaste stormen utvärderar skadorna. NOAA tidigare denna månad förutspådde att de historiska översvämningarna kommer att följas av mer regn och översvämningar i vår. Det nuvarande översvämningsvattnet förväntas ligga kvar i månader.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.