Uppvärmande temperaturer kommer potentiellt att förändra klimatet i Alaska så djupt senare detta århundrade att antalet åskväder kommer att tredubblas, ökar risken för omfattande översvämningar, jordskred, och åskbränder, nya forskningsrön.

I ett par nya tidningar, ett forskarlag ledd av forskare vid Paris Sciences and Letters University och National Centre for Atmospheric Research (NCAR) visar att havsisen runt Alaska till stor del kan ge vika för öppet vatten under de varmare månaderna, skapar en riklig fuktkälla för atmosfären. Denna fukt, i kombination med varmare temperaturer som kan hålla mer vattenånga, skulle ladda sommarstormar över Alaska i slutet av århundradet under ett scenario med höga växthusgasutsläpp.

"Alaska kan förvänta sig tre gånger så många stormar, och de stormarna kommer att bli mer intensiva, " sa NCAR-forskaren Andreas Prein, medförfattare till de nya tidningarna. "Det kommer att bli en helt annan nederbördsregim."

Åskstormarna skulle sträcka sig över hela Alaska, även i långt norra regioner där sådana stormar är praktiskt taget oerhörda. I mer södra delar av staten som för närvarande upplever enstaka åskväder, stormarna skulle bli mycket vanligare och de högsta nederbörden skulle öka med mer än en tredjedel.

Forskarna använde en svit av avancerade datormodeller och en specialiserad algoritm för att simulera framtida väderförhållanden och för att spåra källorna till fukt i atmosfären. De noterade att effekterna i Alaska skulle kunna minskas avsevärt om samhället dämpade utsläppen.

Fynden har långtgående konsekvenser för den 49:e staten. Översvämningar är redan den dyraste typen av naturkatastrof i centrala Alaska, och skogsbränder som antänds av blixtnedslag är en stor fara.

"Vi misstänker att det ökande antalet åskväder kan ha betydande effekter, som att förstärka vårfloden eller orsaka fler skogsbränder, sa Basile Poujol, en vetenskapsman vid Paris Sciences and Letters University och huvudförfattare till båda studierna. "Ytterligare studier är nödvändiga för att avgöra om dessa effekter sannolikt kommer att inträffa och, om så är fallet, deras potentiella effekter på ekosystem och samhälle."

Studierna, publiceras i Klimatdynamik , finansierades av National Science Foundation, som är NCAR:s sponsor, och av Europeiska forskningsrådet.

Ett stort klimatskifte

Alaska förväntas värmas upp med 6-9 grader Celsius (cirka 11-16 grader Fahrenheit) i slutet av seklet om samhället pumpar ut stora mängder växthusgaser. Den stora staten upplever redan skadliga effekter från varmare temperaturer, inklusive längre skogsbränder, spela in värmeböljor, och jordskred och sänkhål orsakade av smältande permafrost.

Om åskväder blir vanligare i Alaska, det skulle representera en stor förändring i statens klimat.

Organiserade konvektiva stormar, inklusive kraftfulla system av åskväder, är en frekvent förekomst i tropikerna och mellanbreddgraderna, där atmosfären är fuktig och solvärme skapar instabilitet och snabbt stigande luftpaket. I kontrast, det kallare Arktis ger en ogästvänlig miljö för kraftiga åskväder.

För den första tidningen, som fokuserade på hur Alaskas åskväder kan förändras senare detta århundrade, författarna jämförde datorsimuleringar av Alaskas nuvarande klimat med de förhållanden som förväntades i slutet av seklet. De matade in data från globala klimatmodeller till den högre upplösningen NCAR-baserade Weather Research and Forecasting (WRF)-modellen, vilket gjorde det möjligt för dem att generera detaljerade simuleringar av Alaskas väder och klimat. De använde sedan en specialiserad stormspårningsalgoritm, med fokus på stora åskstormkluster i simuleringarna som sträckte sig över dussintals till hundratals miles och släppte lös mer än en tum regn per timme – den typ av händelse som kan leda till långtgående översvämningar och jordskred.

För att bekräfta att modellerna var realistiska, författarna jämförde simuleringarna av de senaste atmosfäriska förhållandena med observationer av faktiska förhållanden från radar, satellit, blixtsensorer, och andra källor.

Resultaten visade att frekvensen av åskväder söder om Yukonfloden ökade från ungefär en gång om året till varje månad under den varma årstiden. Nederbörden per timme ökade märkbart, upp till 37 % högre i kärnorna av stormar. Dessutom, åskväder började dyka upp i regioner som inte tidigare hade upplevt dem, som norra sluttningen och västkusten.

Den andra uppsatsen fokuserade på orsakerna till ökningen av åskväder. Efter att ha använt WRF och andra modeller för att utveckla en detaljerad representation av atmosfären över Alaska, inklusive temperatur, vattenånga, och säsongsbetonat havsistäcke, forskargruppen använde en specialiserad modell för att spåra flygpaket tillbaka till sina källor.

"Vårt mål var att fastställa källorna till fukt och associerade förändringar som skulle driva på en så betydande ökning av åskväder över Alaska, " sa NCAR-forskaren Maria Molina, en medförfattare till den andra studien.

Resultaten visade att fuktiga luftmassor från isfria regioner i Alaskabukten, Berings hav, och Ishavet kommer att ge rikligt med bränsle för stormar. Den varmare atmosfären kommer att uppleva allt kraftigare åskväder som är mer benägna att organisera och bilda storskaliga kluster, ökar risken för kraftigt regn och blixtnedslag.

Prein sa att effekterna av ökade stormar i Alaska kan vara särskilt allvarliga eftersom landskapet kommer att omformas av smältande permafrost och den nordliga migrationen av boreala skogar.

"Potentialen för översvämningar och jordskred ökar definitivt, och Arktis blir mycket mer brandfarligt, ", sa han. "Det är svårt att förstå vad de ekologiska förändringarna kommer att bli i framtiden."

Dessa modelleringsresultat från de två studierna överensstämmer med observerade ökningar av åskvädersaktivitet i arktiska områden. Författarna uppmanade till mer forskning i andra höglatitudregioner för att förstå om de kommer att uppleva liknande förändringar.

"Det finns mycket värde i att göra riktade regionala klimatmodellsimuleringar som kan fånga mindre skalliga händelser som åskväder och öppna dörren för oss att börja förstå mer av de komplexa sätt som klimatförändringar kommer att påverka många aspekter av livet över hela världen , " sa NCAR-forskaren Andrew Newman, medförfattare till den första uppsatsen. "Dessa två studier visar potentialen för Arktis att uppleva tidigare osynliga väderhändelser utöver traditionellt markerade förändringar som förlust av havsis."