Den senaste tidens rekordstora nederbörd i nordöstra USA är en del av en större trend. Från Maine till West Virginia, nordost har sett en abrupt ökning av extrem nederbörd – kraftigt regn och snö som resulterar i cirka 1 till 2 tum vatten på en dag beroende på plats sedan 1996, som har sammanfallit med värmande havsyttemperaturer i Nordatlanten. Nordost extrem nederbörd orsakas vanligtvis av tropiska cykloner, åskväder längs fronter, och extratropiska cykloner som Nor'easters. En nyligen genomförd studie publicerad i Extremer i väder och klimat finner att ökningen av extrem nederbörd efter 1996 orsakades av växthusgaser från mänsklig aktivitet och yttemperaturvariationer i Nordatlanten, känd som atlantisk variabilitet.

"Vårt tidigare arbete har visat att nordost extrem nederbörd har ökat dramatiskt under de senaste 25 åren, men denna studie är bland de första som visar att denna ökning delvis beror på antropogena klimatförändringar, " sa huvudförfattaren Huanping Huang, en före detta doktorand i geovetenskap och en alumn från Applied Hydroclimatology Group i Dartmouth. Huang är för närvarande postdoktor vid Climate and Ecosystem Sciences Division vid Lawrence Berkeley National Laboratory.

Denna studie bygger på tidigare arbete av Huang och medförfattare, som fann att nordost har upplevt en 53% ökning av extrem nederbörd sedan 1996, och att den primära drivkraften bakom ökningen är ökat kraftigt regn från tropiska cykloner. Teamet kopplade den ökade kraftiga nederbörden från tropiska cykloner till både en varmare atmosfär, vilket ökar mängden vatten som luft kan hålla, och ett varmare Atlanten, vilket skapar starkare och mer frekventa orkaner. "Våra resultat visar att multidecadal variation i atlantiska havsytans temperaturer, en viktig drivkraft för uppvärmningen i Atlanten, tillsammans med antropogena växthusgaser och aerosoler, bidrog också till ökningen av nordostlig extremnederbörd efter 1996, " tillade Huang.

För att fastställa orsaksfaktorerna för ökad extrem nederbörd i nordost och uppvärmningen av yttemperaturerna i Atlanten från 1929 till 2018, forskargruppen använde två stora uppsättningar globala klimatmodellsimuleringar från National Center for Atmosphere Research, samt nederbördsdata från amerikanska väderstationer från Global Historical Climatology Network sammanställd av National Oceanic and Atmospheric Administrations National Centers for Environmental Information.

För att isolera orsakerna till den extrema nederbördsökningen, teamet använde en uppsättning globala klimatmodellsimuleringar som reproducerar historiskt klimat genom att inkludera utvecklingen av alla naturliga och antropogena krafter. Naturliga krafter inkluderar solstrålning och vulkaner, medan antropogena krafter inkluderar växthusgaser, industriella aerosoler (partiklar från förbränning av fossila bränslen), aerosoler från förbränning av biomassa, och markanvändning och markförändring. I den andra uppsättningen simuleringar, alla forceringar inkluderades förutom en av de fyra antropogena forceringarna. Genom denna "lämna-en-ut"-metod, forskarna kunde isolera effekterna av yttre krafter och inre variationer (naturligt förekommande klimatvariationer) på de observerade förändringarna av nordatlantiska havets yttemperaturer och nordost extrem nederbörd. Forskarna använde sedan en statistisk metod som kallas "optimal fingerprinting" som ofta används i klimatförändringsforskning, för att avgöra i vilken utsträckning yttre krafter har påverkat det regionala klimatet.

Resultaten avslöjade att den extrema nederbördsökningen som observerades efter 1996 orsakades av växthusgaser från mänsklig aktivitet och en varmare Nordatlanten. Nordatlantens uppvärmning sedan 1990-talet, kan tillskrivas multidekadal variation, minskade industriella aerosoler, och ökade växthusgaser. När luftkvaliteten förbättrades på grund av Clean Air Act från 1970, aerosoler som förorenade atmosfären och reflekterade solljus, minskat. Detta minskade kylningen från färre aerosoler, i kombination med uppvärmning från ökade växthusgaser från mänsklig aktivitet, värmde upp Nordatlanten.

"Vår analys visar att minskade aerosoler och ökade växthusgaser från mänsklig aktivitet har bidragit till både ökningen av extrem nederbörd i nordost och yttemperaturerna i Nordatlanten, " sa medförfattaren Jonathan Winter, en docent i geografi och huvudforskare för Applied Hydroclimatology Group i Dartmouth. "Vårt forskarlag har undersökt denna dramatiska ökning av extrem nederbörd i flera år nu, och denna studie bekräftar att människor faktiskt är, delvis ansvarig för ökningen av kraftiga regnhändelser som vi har upplevt under de senaste två och ett halvt decennierna."