Den roll som atmosfärisk vattenånga spelar i vädret är komplex och inte klart förstådd. Dock, University of Arizona forskare har börjat reta ut förhållandet mellan morgonjordfuktighet och eftermiddagsregn under olika atmosfäriska förhållanden i en ny studie i tidskriften Geofysiska forskningsbrev .

"Den rådande visdomen om förhållandet mellan markfuktighet och nederbörd är att om du har blötare jord på morgonen, du kommer att ha en större förekomst av nederbörd på eftermiddagen, men det är mer komplicerat än så, " sa huvudförfattaren Josh Welty, en doktorand i UArizona vid institutionen för hydrologi och atmosfäriska vetenskaper. "På en global skala, vi ser bevis på att du kan ha större chanser för eftermiddagsregn över både våta och torra markförhållanden, beroende på luftfuktigheten."

Laget, som också inkluderade forskare från Desert Research Institute i Nevada och NASA:s Goddard Space Flight Center, använt satellitbaserade observationer av markfuktighet och eftermiddagsregn på norra halvklotet från de senaste fem åren. Arbetet stöddes av NASA och är baserat på NASA-satellitdata från Global Precipitation Measurement-uppdraget och Soil Moisture Active Passive-satelliten, samt atmosfärisk fukt och rörelsedata från Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications Version 2, eller MERRA-2, modell, som inkluderar satellitobservationer.

Forskarna fann att på dagar då vinden blåser i lite luftfuktighet, eftermiddagsregn är mer sannolikt att förekomma över blötare jordar eller högre relativ luftfuktighet. På dagar då vinden introducerar mycket luftfuktighet, eftermiddagsregn är mer sannolikt över torrare jordar eller lägre relativ luftfuktighet. Teamet fann också att för båda tillstånden, Nederbörd på eftermiddagen är mer sannolikt med varmare morgonjord eller lufttemperatur.

Forskarna fokuserade på dagar då eftermiddagsregn inträffade och noterade skillnaden mellan antalet nederbördsdagar som inträffade över fuktigare jord än genomsnittet och antalet nederbördsdagar som inträffade över torrare jord än genomsnittet. De grupperade sedan sina resultat i tre kategorier:hög, medel och låg luftfuktighetstransport med vind.

Denna forskning bygger på en studie från 2018 som identifierade markfuktighetens roll i eftermiddagens nederbördsmängd i södra Great Plains of Oklahoma. De nya rönen visar att förhållandet mellan markfuktighet, eftermiddagsregn och atmosfärisk fuktighet i Oklahoma gäller inte över hela norra halvklotet.

"Över de södra stora slätterna, vi upptäckte att när vinden ger mindre fukt, torra jordar är förknippade med ökningar av nederbördsmängden; och när vinden ger större fukt, våta jordar är förknippade med ökningar av nederbördsmängden. I den aktuella studien, vi finner att, faktiskt, i många regioner, motsatsen är sant för sannolikheten för eftermiddagsregn, " sa Welty.

Att förstå vattenångans roll i vädret är viktigt eftersom dess effekter märks överallt, enligt Weltys avhandlingsrådgivare och medförfattare Xubin Zeng, Agnese N. Haury begåvad ordförande i miljö och chef för Climate Dynamics and Hydrometeorology Centre och Land-Atmosphere-Ocean Interaction Group.

"Till exempel, för Southern Great Plains finns det många tornadoaktiviteter eftersom det finns vattenånga som rör sig in från Mexikanska golfen. Också, på Kaliforniens kust talar du om allvarliga översvämningar från atmosfäriska floder, "som är korridorer av koncentrerad vattenånga som snabbt kan falla ut när de träffar en bergskedja, orsakar massöversvämningar, sa Zeng.

"Vattenånga som kommer in av vindarna är en viktig källa att förstå. Förr i tiden, folk ägnade inte tillräckligt mycket uppmärksamhet åt det när de studerade hur markförhållandena påverkar nederbörden, potentiellt göra deras resultat missvisande. När vi väl tänker på vindens rörelse av vattenånga, resultaten blir mer robusta, sa Zeng.

Att förstå detta förhållande är ännu viktigare eftersom den globala uppvärmningen förändrar mönster av luftfuktighet, markfuktighet med mera. Sådana förändringar kommer inte bara att ha effekter på väder och naturkatastrofer, men också på jordbruk, sa Zeng.

"Resultaten visar verkligen komplexiteten i landets påverkan på väder och klimat, " sa fysikforskaren och pappersmedförfattaren Joe Santanello från NASA:s Goddard Space Flight Center, som är ordförande för den NASA-stödda arbetsgruppen för lokal land-atmosfärkoppling för att förbättra väder- och klimatmodeller. "När du lägger till den mänskliga faktorn med bevattning eller markanvändning som förändrar jordens torrhet eller fuktighet, som vi för närvarande inte representerar bra i modellerna, vi har potentiellt ytterligare nedströmseffekter på väder och klimat som vi inte har förutsett."

Nästa steg är att bedöma hur dessa samband utspelar sig i globala klimat- och väderprognosmodeller.

"Våra fynd är observationella, men nu, vi vill använda datormodellering för att hjälpa oss förstå varför torrare eller blötare jord kan öka sannolikheten för nederbörd, " sa Zeng. "Vi vet att det är sant, men vi vet inte kvantitativt varför."