Bostonbor kan ha gnällt över att gräva ut från nästan 2 fot snö efter att en historisk snöstorm trampade i nordost i slutet av januari 2022, men det borde inte ha varit en överraskning. Den här delen av USA har sett många stormar som denna under de senaste decennierna.

Faktum är att över ett sekel av tillförlitliga väderrekord visar att många av nordöstra s tyngsta snöfall har inträffat sedan 1990 – inklusive sju av topp 10 i både Boston och New York.

Samtidigt har vintrarna i mitten av Atlanten och nordost värmts upp med cirka 4 grader Fahrenheit (2,2 C) sedan slutet av 1800-talet.

Hur kan strömmen av stora snöstormar förenas med vårt värmande klimat? Jag är en atmosfärsforskare. Låt oss titta på en viktig fysiklag och några teorier som kan hjälpa till att förklara förändringarna.

Varmare luft, mer fukt

För det första kan varmare luft hålla mer fukt än kall luft.

Tänk på atmosfären som en svamp. Luft rymmer cirka 4 % mer vattenånga för varje ytterligare temperaturökning i grader Fahrenheit (det är cirka 7 % per grad Celsius). Den fysiska lagen som förklarar detta förhållande är känd som Clausius-Clapyron-relationen.

Denna ökade luftfuktighet hjälper till att intensifiera vattnets kretslopp. Nordöstra och mitten av Atlanten har blivit blötare - inte bara på vintern, utan på våren, sommaren och hösten också. Förutom mer total nederbörd under en säsong och ett år, ger den extra fukten också bränsle till extrema händelser, som mer intensiva orkaner och översvämningsregn. Nordost har sett en ökning med mer än 50 % i de tyngsta nederbördshändelserna under de senaste decennierna, den största ökningen av någon region i USA.

I början av 1900-talet var vintrarna över nordost vanligtvis i genomsnitt runt 22 grader Fahrenheit. Nu är 26 grader den officiella nya "normala" temperaturen, definierad som genomsnittet över 1991–2020. Några senaste vintrar har varit över 30.

I nordost har vi alltså en miljö som har värmts upp, men som fortfarande är under fryspunkten. Med andra ord, regioner i världen som är tillräckligt kalla för snö har värmts upp tillräckligt för att nu besökas av stormar som kan hålla och tappa mer fukt. Snarare än intensiva skyfall som Louisiana har sett på sistone, får regionen tung snö.

Det värmande havet spelar en roll

Snöstormen i januari drevs av havsvatten i västra Atlanten som är varmare än normalt. Det är också en del av ett konsekvent mönster.

Haven har absorberat mer än 90 % av den extra värme som kan tillskrivas stigande atmosfäriska växthusgaser från mänskliga aktiviteter, särskilt förbränning av fossila bränslen. Havet innehåller nu mer värmeenergi än någon gång sedan mätningarna började för sex decennier sedan.

Forskare studerar om den globala uppvärmningen kan driva en bromsning av havets transportband av strömmar som transporterar vatten runt jorden. Satellitbilder och havsmätningar visar att varmare vatten har "hopats" längs östkusten, en möjlig indikation på en avmattning av Atlantic Meridional Overturning Circulation.

Fukt som avdunstats från havsvatten tillhandahåller mycket av energin för både tropiska och extratropiska cykloner på mitten av latituderna, vanligtvis kända som nor'easters.

Också Arktis påverkar snömönstret

Medan tropiska stormsystem främst drivs av varmt vatten, får nor'easters energi från skarpa temperaturgradienter där kalla och varma luftmassor möts. Frekvensen av utbrott av kall luft är en annan aspekt av klimatförändringen som kan bidra till den senaste tidens ökning av extrema snöfall.

Ny forskning har föreslagit att ett uppvärmande Arktis, inklusive nedgångar i arktisk havsis och snötäcke, påverkar beteendet hos polarvirveln, ett band av starka västliga vindar som bildas i stratosfären mellan cirka 10 och 30 miles ovanför Arktis varje vinter. Vindarna omsluter en stor pool av extremt kall luft.

När Arktis är relativt varmt, tenderar den polära virveln att vara svagare och lättare förlängs eller "sträcks ut", vilket gör att extremt kall luft kan sjunka söderut. Episoder av polarvirvelsträckning har ökat markant under de senaste decennierna, vilket ibland har lett till svårare vinterväder på vissa ställen.

Arktisk förstärkning, den ökade uppvärmningen i vårt norr, kan paradoxalt nog hjälpa till att skjutsa kall luft till östra kusten under polarvirvelavbrott, där den kalla luften kan interagera med varmare, fuktladdad luft från den varmare än normalt västra delen av havet. Atlanten. Den senaste utsträckta polarvirvelhändelsen hjälpte till att sammanföra viktiga ingredienser för den historiska snöstormen.

Vad väntar?

Globala klimatmodeller projicerar en ökning av de mest extrema snöfallshändelserna över stora områden på norra halvklotet med framtida uppvärmning. I vissa andra delar av världen, som Västeuropa, kommer en intensifiering av den hydrologiska cykeln att innebära mer vinterregn än snö när temperaturen stiger.

För Nordamerikas östkust, såväl som norra Asien, förväntas vintertemperaturerna fortfarande vara tillräckligt kalla för stormar att ge kraftig snö - åtminstone till mitten av seklet. Klimatmodeller tyder på att extrema snöfall kommer att bli sällsynta, men inte nödvändigtvis mindre intensiva, under andra hälften av seklet, eftersom fler stormar ger regn.

Den kraftiga ökningen av kraftiga nordostliga vinterstormar är en förväntad manifestation av ett uppvärmande klimat. Det är en annan risk som USA kommer att behöva förbereda sig för när extrema händelser blir vanligare med klimatförändringarna.