Forskare som studerar global uppvärmning kan projicera framtida rumsliga uppvärmningsmönster med tillförsikt. Dock, förändringar och rumsmönster i nederbörd är svåra att förutsäga. Men nu ger en studie av forskare vid Stony Brook University's School of Marine and Atmospheric Sciences (SoMAS) en ny matematisk metod för att förstå de fysiska orsakerna till framtida regionala nederbördsförändringar, som påverkar miljön, klimat och många typer av mänsklig verksamhet världen över. Metoden beskrivs i en artikel som ska publiceras i Kommunikation Jord &miljö.

Huvudförfattare Wengui Liang, en doktorand i SoMAS, och hans doktorsexamen rådgivare Minghua Zhang, Ph.D., Framstående professor, fokuserat på det geografiska området i Östasien, där de atmosfäriska processerna relaterade till regn tydligt kan illustreras.

Med hjälp av simuleringar från stora ensembler från Community Earth System Model och från Coupled Model Intercomparison Project, Liang och Zhang detaljerade robust nederbördskalning med temperaturer i Östasien. De byggde sin teori på avvikelsen av nederbörd förändringar i regionen från något som kallas Clausius-Clapeyron skalning av lokal termodynamik. Denna teori förbinder robusta klimatförändringsegenskaper hos en försvagad väststråle, stigande fuktgradient tillsammans med separationen av dynamiska och hydrologiska amplituder hos atmosfäriska virvlar (eller virvel av atmosfärisk luft) med nederbördens skalning.

De fann att de försvagade västliga som en följd av den minskande polar-till-ekvatorn temperaturgradient, och den ökande vattenånga-graden från land till hav som ett resultat av Clausius-Clapeyron-skalningen, tillsammans med vågamplitudförändringar av vattenångainnehållet i atmosfäriska virvlar, orsaka avvikelse från regional skalning av nederbörd. Dessa processer fungerar tillsammans för att minska den termodynamiska skalningshastigheten på sommaren men bibehåller den hastigheten på vintern - en prognos som innebär en mindre betydande nederbördshöjning på sommaren men större ökning av nederbörd på vintern i Östasien.

"Detta fynd hjälper oss att förstå varför förutsägelser om regional nederbörd i framtiden är olika med olika modeller, och är mer tillförlitliga i vissa regioner än i andra regioner, "säger Zhang." Dessa resultat kan användas av forskare för att minska modellosäkerheter och av tjänstemän att planera för vattenresursanvändning och infrastrukturförvaltning. "

Forskarna tror att deras metod kan användas i andra regioner i världen för att undersöka rumsliga och säsongsmässiga mönster för framtida nederbördsförändringar.