Tre orkansäsonger i rad, stormar med rekordstor nederbörd har orsakat katastrofala översvämningar i södra USA:Harvey 2017, Florens 2018 och Imelda 2019.

En ny analys av Princeton -forskare förklarar varför denna trend sannolikt kommer att fortsätta med global uppvärmning. Både det högre fuktinnehållet i varmare luft och stormarnas ökande vindhastigheter konspirerar för att producera våtare stormar, forskarna rapporterade i en studie publicerad den 18 oktober i Natur Partner Journal Klimat och atmosfärisk vetenskap .

"Potentiella förändringar i frekvensen av förekomst och nederbörd från tropiska cykloner är stora problem för översvämningsrisker i USA, särskilt för stadsregioner längs Gulf- och Atlantkusten, "sa medförfattaren James Smith, Princetons William och Edna Macaleer professor i teknik och tillämpad vetenskap. "Denna studie ger ett viktigt steg för att förstå problemets nederbördshastighet. Bilden är en där förändringar i extrema nederbörd bör undersökas noggrant vid bedömning av översvämningsrisker."

Resultaten hjälper till att lösa ett pussel som framkommit från de senaste klimatmodelleringsstudierna. Modeller projicerar att i slutet av århundradet kommer orkanens nederbörd att öka upp till dubbelt så snabbt som man kan förvänta sig på grund av ökad fukt från enbart stigande havsytemperaturer. Princeton -teamet ville förstå vad andra krafter kan bidra till de våtare stormarna.

"En förutspådd ökning som överstiger enkel teori gav oss lite obehag, eftersom vi bara litar på våra förutsägelser i den utsträckning vi kan förstå dem, och i den utsträckning de visar sig i observationer, "sa medförfattaren Gabriel Vecchi, professor i geovetenskap och Princeton Environmental Institute.

Forskarna misstänkte att vind kan spela en roll. Klimatmodeller projicerar också att tropiska stormvindar kommer att stärkas när temperaturen stiger, och observationsstudier har visat att stormar med starkare vindar tenderar att ge högre nederbördshastigheter. Vecchi och hans kollegor menade att en kombination av högre havsytemperaturer och starkare stormar kan förklara de förväntade ökningarna av nederbördshastigheter.

För att testa denna hypotes, huvudstudieförfattare Maofeng Liu, en postdoktor i forsknings- och miljöteknik, utarbetade ett tillvägagångssätt för att isolera effekten av ökande vindhastigheter:Han beaktade nederbörden för projicerade stormar i separata grupper beroende på deras vindintensitet.

För var och en av sex havsområden där tropiska cykloner bildas, Liu grupperade stormar efter deras maximala ihållande vindhastigheter:tropiska stormar, med vindar mellan 39 och 73 miles i timmen; och orkaner i Saffir-Simpson kategorierna 1 till 5, med kategorierna 4 och 5 grupperade tillsammans på grund av det mindre antalet stormar på denna intensitetsnivå.

Liu använde denna omprovningsmetod för att analysera mer än 4, 000 simulerade stormar under nuvarande och framtida klimatförhållanden. Metoden avslöjade att inom varje stormintensitetskategori, ökningar av nederbördshastigheter med stigande temperaturer stämmer väl överens med den ökning per grader Celsius av uppvärmning som förväntas enligt klassisk termodynamik (cirka 7%). Först när stormar av alla intensiteter grupperades, tycktes nederbörden överstiga vad som förväntas hända till följd av temperaturökningar ensam.

"Vi fann att inte bara en storms kapacitet för vattenånga ökade på grund av den globala uppvärmningen, "sa Liu, "men också att stormarna blev starkare och bidrog till högre nederbördshastigheter."

Vecchi noterade att flera studier har visat att den nuvarande sannolikheten för en storm som orkanen Harvey är dubbelt så hög på grund av den globala uppvärmningen. "Denna studie ger ett uttalande om framtiden, "sa han." Men vi har denna konvergens, där våra observationer börjar visa den ökade nederbörd som våra modeller har förutsagt ett bra tag, och nu har vi också en klar teoretisk förståelse för varför det ska hända. "