Från 78 grader på tisdag till snö på onsdag? Svängningar som denna är inte ovanliga i centrala USA, där vädret snabbt kan skifta från en ytterlighet till en annan. Det är särskilt sant på våren, när förhållandena förvandlas till en berg-och dalbana, med ljumma vårdagar följt av abrupt återgång till vintern.

Dessa vilda gungor har visats för fullt i vår, med en rekordstor cyklon den 13-14 mars och ett andra system denna månad som förde mycket tung snö och intensiva vindar till ett brett område från Colorado till Minnesota. För forskare som mig, denna region är en fascinerande, och ibland frustrerande, plats att studera väder och klimat. Det är ingen tillfällighet att platser som Colorado och Oklahoma är bland världens nav för atmosfärisk vetenskap.

Där vindarna möter bergen

Vad genererar ett sådant "stort väder" på Great Plains? Det börjar med geografi.

När du reser västerut över centrala USA, slätterna sluttar gradvis uppåt. Sedan, i centrala Colorado, terrängen stiger snabbt upp i Klippiga bergen, skapa stora höjdförändringar, tillsammans med mer subtila åsar och floddalar. Denna topografi sätter scenen för vår regions komplexa vädersystem.

Sydöstra Colorado och de angränsande panhandtagen i Texas och Oklahoma bildar en grogrund för extratropiska cykloner – de stora, lågtryckssystem som rutinmässigt rör sig över landet, kommer med regn, snö, åska och hårda vindar. När dalar av lågtryck uppe rör sig från väst till öst över Klippiga bergen och sedan dyker upp på andra sidan, luftpelarna "sträcks" vertikalt. Detta får dem att snurra i ökande takt, precis som konståkare gör när de drar in armarna.

Dessa egenskaper samverkar med den vanliga syd-till-nord-gradienten i temperatur som finns öster om bergen – dvs. varmare i söder och kallare i norr – startar en process där starka kalla och varma fronter utvecklas, och en cyklon kan snabbt intensifieras. Längs dessa fronter, utbredda nederbördsformer, inklusive allt från kraftig snö till kraftiga åskväder.

Så dagen eller två innan cyklonen utvecklas, temperaturer är ofta långt över genomsnittet, bara för att snabbt rasa när den starka kallfronten i samband med cyklonen slår igenom. Med andra ord, de snabba temperaturförändringarna som vi ser öster om Klippiga bergen är inte bara en intressant aspekt av dessa stormar – de är nyckeln till deras utveckling och intensifiering.

När dessa cykloner utvecklas på hösten och våren, de kan generera många former av ovanligt och farligt väder, ibland bara några län från varandra. Besökare i östra Colorado blir ofta förvånade över att höra varningar för skogsbränder, tornados och snöstorm på samma gång. Som klimatolog Brian Brettschneider har visat, stora delar av Great Plains-regionen ligger i genomsnitt långt över en fot snö – efter årets första 70-graders dag! Och Colorado är den enda staten i landet där varje månad på året är den genomsnittliga regnigaste månaden på året i någon del av staten.

Prognosutmaningar

Det står mycket på spel under stora stormar i centrala USA. Denna region har en historia av dödliga översvämningar, och torka, skogsbränder, tornados och hagelstormar här kan orsaka miljarder dollar i förluster och skador.

Tack vare dedikerad forskning och ökad datorkraft, väderprognoserna fortsätter att förbättras stadigt. National Weather Services prognoser för årets mars- och aprilcykloner var perfekta. Men att förutse fler lokala snöstormar och åskväder är fortfarande mycket utmanande med tanke på regionens komplexa terräng. Detta är föremål för fortsatt forskning.

Det återstår också viktiga frågor om effekterna av klimatförändringar på norra och södra Great Plains, tack vare den enorma variationen i vädret. Vi har sett en tydlig uppvärmningstrend, som i de flesta delar av landet, men det är svårt att fastställa hur denna uppvärmning påverkar faktorer som torka, hårt väder och snöstormar.

Efter svår torka i många områden under 2018, 2019 har hittills varit ett av de blötaste åren någonsin. Är detta bara en återspegling av vårt naturligt mycket varierande klimat, eller en del av en långsiktig trend förknippad med den övergripande uppvärmningen av planeten?

Trots dessa utmaningar, meteorologer och klimatologer brinner för att ta reda på hur atmosfären fungerar, göra bättre förutsägelser om sitt beteende och kommunicera denna information till beslutsfattare och allmänheten. Händelser som vårens stora stormar påminner oss om att vi alla måste vara redo för väder, året runt.

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