Under de senaste tre åren, Jag har arbetat på den kommande rapporten från FN:s mellanstatliga panel om klimatförändringar. Jag är en klimatforskare som bidragit till kapitlet om globala vattenkretsloppsförändringar. Det är oroande att tänka på att några teoretiska effekter som beskrivs i den här rapporten kan komma till liv – ännu en gång – i Australien.

Den senaste tidens översvämningar i New South Wales är i linje med vad vi kan förvänta oss när klimatförändringarna fortsätter.

Australiens naturliga nederbördsmönster är mycket varierande. Detta innebär att det är svårt att avgöra vilken påverkan klimatförändringen har på en enskild väderhändelse; signalen är begravd i bakgrunden av mycket klimat "brus".

Men när vår planet värms upp, vattenhållande kapaciteten i den lägre atmosfären ökar med cirka 7 % för varje 1 ℃ uppvärmning. Detta kan orsaka kraftigare nederbörd, vilket i sin tur ökar översvämningsrisken.

Haven värms också upp, speciellt på ytan. Detta driver upp både avdunstningshastigheten och transporten av fukt till vädersystemen. Detta gör våta årstider och våta händelser våtare än vanligt.

Så medan Australien alltid har upplevt översvämningar, Katastrofer som den som utspelar sig i NSW kommer sannolikt att bli mer frekventa och intensiva när klimatförändringarna fortsätter.

Förstå grunderna

För att förstå hur en värmande värld påverkar vattnets kretslopp, det är bra att återgå till teorin.

Från år till år, Australiens klimat är föremål för naturlig variation som genereras av det omgivande Stilla havet, Indiska och södra oceanen. De dominerande drivkrafterna för ett givet år ställer upp de bakgrundsklimatförhållanden som påverkar nederbörd och temperatur.

Det är en kombination av dessa naturliga klimatfaktorer som gör Australien till ett land med torka och översvämningsregn.

Dock, Australiens klimatvariation påverkas inte längre enbart av naturliga faktorer. Australiens klimat har värmts upp med 1,4℃ sedan nationella rekord började 1910, med större delen av uppvärmningen sedan 1970. Människoorsakade växthusutsläpp har påverkat australiensiska temperaturer i vår region sedan 1950.

Denna uppvärmningstrend påverkar bakgrundsförhållandena under vilka båda extremerna av regncykeln kommer att fungera när planeten fortsätter att värmas upp. En varmare atmosfär kan hålla mer fukt (högre vattenångahalt), vilket kan leda till mer extrema nederbördshändelser.

Sedan vintern 2020, Australien har påverkats av La Niña-fasen av El Niño–södra oscillationen (ENSO). Historiskt sett, ihållande La Niña-förhållanden, ibland med hjälp av en varmare än genomsnittet Indiska oceanen, har skapat platsen för allvarliga översvämningar i östra Australien.

Under dessa händelser, östliga vindar intensifieras och haven runt Australien blir varmare. Detta är förknippat med Walker Circulation - en gigantisk gungbräda av atmosfärstryck som påverkar fördelningen av varma havsvatten över Stilla havet.

Den sista La Niña inträffade 2010–2012. Det ledde till omfattande översvämningar över östra Australien, med särskilt förödande effekter i Queensland. Händelsen orsakade den blötaste tvåårsperioden i det australiensiska nederbördsrekordet, som avslutade millennietorkan 1997–2009.

Oceanografer från UNSW studerade den exceptionella händelsen. De visade hur ett varmare hav ökade sannolikheten för extremt regn under den händelsen, främst genom ökad transport av fuktig luft längs kusten.

Deras analys visade på hur långvarig havsuppvärmning kan förändra regnproducerande system, ökar sannolikheten för extrema regn under La Niña-händelserna.

Det är viktigt att påpeka att förändringar i storskaliga atmosfäriska cirkulationsmönster fortfarande inte är lika väl förstådda som grundläggande förändringar i termodynamiken. Dock, eftersom regionala nederbördsförändringar kommer att påverkas av båda faktorerna, det kommer att ta forskare tid att reta upp allt.

Så hur är det med klimatförändringarna?

De teoretiska förändringarna i det globala vattnets kretslopp är väl förstått. Dock, att fastställa bidraget från naturliga och mänskliga influenser på klimatförändringar och extremer – känd som "attribution" – är fortfarande en framväxande vetenskap.

Fler studier behövs för att särskilja naturliga eller "bakgrunds" nederbördsvariabiliteter från de senaste förändringar i vattnets kretslopp orsakade av människor. Detta är särskilt fallet i ett land som Australien, which has very high yearly rainfall variability. This contrasts with some regions of the Northern Hemisphere with less variable rainfall, where a clear climate change signal has already emerged.

Just nu, La Niña conditions are decaying in the Pacific Ocean. Som förväntat, the 2020–2021 La Niña has brought above-average rainfall to much of eastern Australia. This helped ease the severe drought conditions across eastern Australia since 2017, particularly in NSW.

What's interesting about the 2020–2021 La Niña is that it was weak compared with historical events. The relationship between La Niña and rainfall is generally weaker in coastal NSW than further inland. Dock, it's concerning that this weak La Niña caused flooding comparable to the iconic floods of the 1950s and 1970s.

The rainfall totals for the current floods are yet to be analyzed. Dock, early figures reveal the enormity of the downpours. Till exempel, over the week to March 23, the town of Comboyne, southwest of Port Macquarie, recorded an extraordinary 935mm of rainfall. This included three successive days with more than 200mm.

The NSW coast is no stranger to extreme rainfall—there have been five events in the past decade with daily totals exceeding 400mm. Dock, the current event is unusual because of its duration and geographic extent.

It's also worth noting the current extreme rainfall in NSW was associated with a coastal trough, not an East Coast Low. Many of the region's torrential rainfall events in the past have resulted from East Coast Lows, although their rainfall is normally more localized than has been the case in this widespread event.

Remember that as the air warms, its water-holding capacity increases, particularly over the oceans. Current ocean temperatures around eastern and northern Australia are about 1℃ warmer than the long-term average, and closer to 1.5℃ warmer than average off the NSW coast. These warmer conditions are likely to be fuelling the systems driving the extreme rainfall and associated flooding in NSW.

A nation exposed

Weather and climate are not the only influences on extreme flood events. Others factors include the shape and size of water catchments, the presence of hard surfaces in urban areas (which cant't absorb water), and the density of human settlement in flood-prone areas.

The Hawkesbury–Nepean region in Western Sydney, currently experiencing major flooding, is a prime example. Five major tributaries, including the Warragamba and Nepean Rivers, flow into this extensively urbanized valley.

Improving our understanding of historical weather data may help improve future climate change risk assessment. Till exempel, past floods in the Hawkesbury–Nepean have been a lot worse than the current disaster. In 1867, the Hawkesbury River at Windsor reached 19.7 meters above normal, and in 1961 peaked at 14.5 meters. This is worse than the 13.12 meters above normal recorded at Freemans Reach on March 23.

It's sobering to think the Hawkesbury River once peaked 6 meters higher than what we're seeing right now. Imagine the potential future flooding caused by an East Coast Low during strong La Niña conditions.

It will take time before scientists can provide a detailed analysis of the 2020–2021 La Niña event. But it's crystal clear that Australia is very exposed to damage caused by extreme rainfall. Our theoretical understanding of water cycle changes tells us these events will only become more intense as our planet continues to warm.

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