Kluczowe źródło informacji leżące u podstaw nadchodzącej Narodowej Oceny Klimatu sugeruje, że dni z obfitymi opadami, które w przeszłości zdarzały się raz na sto lat przez Amerykanów, mogą w przyszłości wystąpić kilka razy w życiu.
Naukowcy z Scripps Institution of Oceanography na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i Departamentu Energii Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) donoszą, że ekstremalnie intensywne dni z deszczem lub śniegiem będą do końca tego stulecia częstsze niż wcześniej sądzono – tak często, jak to możliwe. raz na 30 lub 40 lat w północno-zachodnim Pacyfiku i południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych.
Wnioski pochodzą z analizy 30-terabajtowego zestawu danych, który modeluje temperaturę i opady w skalach mniej więcej wielkości miejskich kodów pocztowych: sześć kilometrów (3,9 mil). Badacze opracowali zestaw danych o nazwie Localized Constructed Analogs Version 2 (LOCA2), aby dostarczać informacje o klimacie, które są przydatne dla lokalnych planistów. W przeciwieństwie do tego, większość istniejących zaawansowanych modeli klimatycznych dotyczy regionów o zasięgu od 50 do 250 kilometrów (30 do 400 mil).
„Dzięki temu zestawowi danych jesteśmy w stanie przyjrzeć się wpływowi rzeczywistych zmian wzorców pogodowych w Stanach Zjednoczonych na niezwykle szczegółowym poziomie” – powiedział Dan Feldman, pracownik naukowy w Berkeley Lab i główny badacz projektu. „Widzimy, że w przyszłości prawdopodobnie wystąpią o wiele bardziej ekstremalne warunki pogodowe – a patrząc na rzeczywiste wzorce pogodowe, pokazujemy, że zmiany w ekstremalnych opadach będą w rzeczywistości bardziej ekstremalne niż wcześniej szacowano”. należy spodziewać się więcej skrajności, ale lokalizacja ma znaczenie”.
Zestaw danych LOCA2 aktualizuje podobną analizę przeprowadzoną w 2016 r. przed czwartą krajową oceną klimatu (NCA), która została opublikowana w 2018 r. przez amerykański program badań nad zmianami globalnymi. NCA ma na celu pomóc rządowi USA w planowaniu, łagodzeniu i dostosowywaniu się do zmian klimatu, które będą miały wpływ na kraj. Oczekuje się, że piąty NCA zostanie wydany jeszcze w tym roku.
Prognozy LOCA2 obejmują dolne 48 stanów USA, południową Kanadę i północny Meksyk. Zestaw danych opiera się na danych pogodowych z ponad 70 lat i zawiera 27 zaktualizowanych modeli klimatycznych z projektu Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6), najnowszej iteracji międzynarodowych wysiłków mających na celu symulację klimatu, która obejmuje „łączenie” systemów naturalnych, takich jak ocean i atmosferę, aby zrozumieć, w jaki sposób będą oddziaływać wspólnie na zmiany klimatyczne.
„Poświęciliśmy wiele wysiłku na poprawę reprezentacji ekstremalnie mokrych dni, co jest ważne dla zrozumienia zarówno prawdopodobieństwa powodzi, jak i dostępności wody do użytku rolniczego, komercyjnego i mieszkalnego” – powiedział David Pierce, naukowiec ze Scripps Oceanografia i twórca LOCA i LOCA2.
Prognozy klimatyczne LOCA2 są dostępne do końca wieku aż do poziomu dziennego i dla trzech różnych scenariuszy emisji gazów cieplarnianych znanych jako SSP lub wspólne ścieżki społeczno-ekonomiczne. Trzy scenariusze to średni poziom emisji, który jest nieco niższy niż obecne poziomy (SSP 245), średni wysoki (SSP 370) i wysoki, gdzie emisje znacznie wzrastają (SSP 585). Zestaw danych jest swobodnie dostępny dla planistów i decydentów.
Projekcja potwierdza to, co klimatolodzy od dawna przewidywali: przyszłe zjawiska pogodowe będą bardziej ekstremalne w ocieplającym się świecie. LOCA2 stwierdza, że najbardziej intensywne dni deszczu i śniegu w dużej części Ameryki Północnej prawdopodobnie uwolnią od 20 do 30 procent więcej wilgoci niż obecnie. Znaczna część zwiększonych opadów wystąpi zimą, potencjalnie zaostrzając powodzie w regionach takich jak górny Środkowy Zachód i zachodnie wybrzeże.
„Ogólny obraz jest jasny: robi się coraz cieplej i wilgotniej” – powiedział Feldman. „Badania te przekładają ten szerszy obraz na bardziej praktyczne dane do planowania infrastruktury i operacji. Dzięki temu bardziej szczegółowemu spojrzeniu na lokalne skutki możemy pomóc lokalnym władzom w podejmowaniu bardziej świadomych decyzji, takich jak długość pasa startowego lotniska, stopień odporności włączyć do budowy budynków lub mostów, lub gdzie umieścić uprawy lub przepusty”.
Udoskonalony zestaw danych LOCA2 powstał dzięki lepszej identyfikacji i zachowaniu ekstremalnych zjawisk pogodowych w przeszłości oraz uczeniu modeli, aby dokładniej odzwierciedlały ekstrema w symulacjach przyszłości.
„Podjęliśmy herkulesowy wysiłek personelu i czasu komputerowego nie tylko po to, aby stworzyć kilka liczb, ale także stworzyć lokalne projekcje, które są istotne i przydatne” – powiedział Feldman. „Robimy to, rozpoznając, w jaki sposób fale upałów i burze wystąpiły i wystąpią na poziomie lokalnym, oraz prognozując je w przyszłości”.
Prognozy sezonowe i regionalne
Chociaż dane różnią się na poziomie lokalnym, badacze odkryli istotne trendy na obszarze objętym LOCA2 pod koniec stulecia.
W większości pór roku większa część Ameryki Północnej będzie miała mniej więcej taką samą lub mniejszą liczbę dni z opadami, mniej więcej taką samą lub mniejszą liczbę dni z niewielkimi i średnimi opadami oraz duży wzrost liczby dni z opadami atmosferycznymi. najbardziej ekstremalne opady (najwyższy 1 procent i 0,1 procent burz).
„Ludzie będą bardziej dotknięci naprawdę rzadkimi i najbardziej ekstremalnymi zdarzeniami, ponieważ te wykazują największy wzrost” – powiedział Pierce, który jest głównym autorem artykułu na temat ekstremalnych opadów opublikowanego w Journal of Hydrometeorology. „Najbardziej mokry dzień, jakiego można się spodziewać za pięć, 50 lub 500 lat – te ekstremalne zdarzenia będą znacznie bardziej wilgotne, a to naprawdę duży problem, ponieważ ma to wpływ na powodzie i spływy. “
Południowa Kanada i większość Stanów Zjednoczonych odnotuje wzrost liczby dni z ekstremalnymi opadami, które występują głównie zimą. W najbardziej mokrych dniach opady wzrosną o 20-30 procent, w zależności od scenariusza emisji i tego, jak ekstremalna jest burza.
Arizona, Nowy Meksyk i północny Meksyk mogą spodziewać się wzrostu liczby dni z ekstremalnymi opadami, które występują głównie jesienią. Najbardziej mokre dni opadów zwiększają się o 10-30 procent, w zależności od tego, które scenariusze emisji się pojawią i jak ekstremalne są burze. Podczas gdy region staje się ogólnie bardziej suchy, liczba dni z ekstremalnymi opadami wciąż rośnie, co oznacza, że opady, które nadejdą, będą często pojawiać się podczas większych burz.
„To dość interesujące, że widzisz ten sam wzór mniejszej liczby dni z niskimi i średnimi opadami oraz więcej dni z ekstremalnymi opadami w prawie całym kraju” – powiedział Pierce. Znajomość zmieniającego się charakteru opadów i częstotliwości ekstremalnych zdarzeń jest przydatna na dwa sposoby, dodał Pierce. „Jednym z nich jest budowa nowej infrastruktury w przyszłości, a drugim zrozumienie wpływu na istniejące już obiekty”.
Finansowanie tych badań zostało zapewnione przez Departament Obrony i Departament Energii w ramach Strategicznego Programu Badań i Rozwoju Środowiska (SERDP). Program NASA High-End Computing Capability (HECC) zapewnił zasoby wspierające tę pracę za pośrednictwem NASA Earth Exchange (NEX), Earth Science Division i NASA Advanced Supercomputing Division (NAS) w Ames Research Center.