Klimatmodeller hade tills nyligen inte fungerat särskilt bra och förutspådde variationer i vårens nederbörd över nordöstra Kina, hem för några av landets främsta spannmålsproduktion. Denna osäkerhet sätter potentiellt livsmedelsförsörjningen i landet – och till och med världen – på spel. Forskare har dock nu identifierat problemet:en tidigare oidentifierad stor förändring som inträffade i mitten av 1980-talet i atmosfäriska flöden från Nordatlanten som ett resultat av en försvagad jetström.

Deras resultat rapporteras i en artikel publicerad i tidskriften Advances in Atmospheric Sciences den 12 augusti.

Nordöstra Kina, inklusive Heilongjiang-provinsen – landets största spannmålsproducent – ​​är en av landets största brödkorgar. Områdets jordbruk är nyckeln till landets grundläggande matsjälvförsörjning. Och såsäsongen kommer på våren där. Som ett resultat kommer alla förändringar som kan orsakas av den globala uppvärmningen av nederbörden på våren i regionen att vara avgörande att förstå för att säkerställa livsmedelssäkerhet för de 1,4 miljarder människor som gör landet till sitt hem. Och om Kinas förmåga att föda sig själv är hotad, så är det även resten av världen.

Tyvärr, hittills, har klimatmodeller inte gjort ett särskilt bra jobb med att simulera variationer i vårnederbörd över nordöstra Kina – vilket också inkluderar provinserna Jilin, Liaoning och östra Inre Mongoliet – jämfört med hur bra de presterar för andra områden.

"Man hade länge trott att havsytans temperatur över Nordatlanten var nära relaterad till vårens nederbörd i nordöstra Kina", säger Zhiwei Zhu, huvudförfattare till artikeln och forskare vid Key Laboratory of Meteorological Disaster vid Nanjing University of Information Vetenskap och teknologi. "Men detta var en alltför grov förståelse, och säsongsförutsägelser för nordöstra Kina har precis varit helt avstängda jämfört med hur bra modeller presterar säsongsförutsägelser för resten av landet."

Det kan tyckas långsökt att havsytans temperatur i Nordatlanten kan påverka vårregn så långt borta som i nordöstra Kina, men sådan långdistansproduktion av anomalier som äger rum tusentals kilometer bort – kallade "teleförbindelser" av klimatforskare och oceanografer —är vanliga både i atmosfären och i havet.

Ett exempel på sådana teleförbindelser är Rossbyvågor, även kallade planetvågor, västliga vindar som flyter i mycket stora vågmönster som slingrar sig från söder till norr och tillbaka igen. Rossbyvågor bildas som ett resultat av jordens rotation och bidrar till överföringen av värme från tropikerna till polerna och av kall luft till tropikerna. En följd av dessa vågor kallas ett vågtåg.

"Men våra förutsägelser baserade på dessa teleanslutningar var på något sätt felaktiga," tillade professor Zhu.

För att bättre kunna komma till rätta med vad som hände i nordöstra Kina, tog forskarna fram en ny analys som tog hänsyn till genomsnittliga månatliga nederbördsdata från mätstationer i hela Kina och månatliga genomsnittliga havstemperaturer tagna av US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ) under en sextioårsperiod (1961–2020).

De fann att det hade skett en stor förändring i de atmosfäriska teleförbindelserna mellan den tropiska nordatlanten och nordostkinesiska vårregn under den tiden.

Fram till mitten av 1980-talet hade vårregn i nordöstra Kina kopplats till ett Rossby-vågtåg som fortplantade sig längs den västliga jetströmmen och kopplades till extratropisk (mitten av latitud) nordatlantiska havsytans temperatur, inte tropiska havstemperaturer.

Sedan, i mitten av åttiotalet, skedde en abrupt förändring, och sedan dess har nordostkinesiska vårregn kopplats till ett helt annat Rossby-vågtåg som fortplantar sig längs en storcirkelväg (den kortaste vägen mellan två punkter på ytan av en sfär) som är kopplad till tropiska nordatlantiska havstemperaturer.

I takt med att de atmosfäriska teleförbindelserna har förändrats, har även eventuella onormala havstemperaturer associerade med dem, och därmed förändrat ursprunget till de nordöstkinesiska vårregnen.

I huvudsak fann de att kopplingen mellan nordöstra Kinas vårnederbörd och nordatlantens regionala havstemperatur är instabil, inte permanent som man tidigare trott.

Detta alternerande av Rossby-vågtåg har i sin tur orsakats av en försvagning under decennierna av den västliga jetströmmen – smala band av starka vindar i den övre atmosfären – över Nordamerika (klimatforskare har antagit att jetströmmen gradvis kan försvagas som en resultat av global uppvärmning).

Framöver måste klimatforskare ägna stor uppmärksamhet åt sådana dekadala förändringar, säger forskarna, för att kunna producera bättre förutsägelser om klimatvariationer för nordöstra Kina och kanske till och med hela nordöstra Asien på våren.

Efter att ha identifierat orsaken till de felaktiga klimatförutsägelserna för regionen, avser forskarna nu att utveckla en bättre, dekadalvarierande säsongsförutsägelsemodell som täcker en sekellång period. + Utforska vidare

ENSO:s inflytande har inte nått den östra nordtropiska Atlanten sedan mitten av 1980-talet