Новый подход, изданный сегодня в Журнале Климата, использует новые статистические методы, чтобы определить и отследить штормовые особенности и в наблюдательных данных о погоде и в новых моделированиях моделирования климата с высоким разрешением. Когда относится одно моделирование будущих эффектов поднятого атмосферного углекислого газа, структура помогла разъяснить общее несоответствие в образцовых прогнозах изменений осадков.
«Модели климата, все предсказывают, что штормы станут значительно более интенсивными в будущем, но что сумма осадков увеличится более мягко по тому, что мы видим сегодня», сказал ведущий автор Элизабет Мойер, адъюнкт-профессор геофизических наук в Чикагском университете и CO-ПИ Центра Прочного Принятия решений на Климатической и Энергетической политике (RDCEP). «Разрабатывая новые статистические методы, которые изучают свойства отдельных ливней, мы смогли обнаружить изменения в штормовой частоте, размере и продолжительности, которые объясняют это несоответствие».В то время как много опасений по поводу глобального воздействия внимания изменения климата на увеличенные температуры, изменения в образцах осадков могли также понести серьезные социальные, экономические, и человеческие расходы. Увеличенная засуха в некоторых регионах и увеличенное наводнение в других существенно затронули бы мировую еду и водоснабжение, а также поместили бы чрезвычайное напряжение на инфраструктуру и государственные службы.
Большинство моделей климата соглашается, что высокий уровень атмосферного углерода увеличит интенсивность осадков в среднем повышением температуры приблизительно 6 процентов за степень. Эти модели также предсказывают увеличение суммы осадков; однако, этот рост меньше, повышение температуры только 1 – 2 процентов за степень.Понимая изменения в штормовом поведении, которое могло бы объяснить, этот промежуток остался неуловимым.
В прошлом моделирования климата были слишком грубы в резолюции (100 с километров), чтобы точно захватить отдельные ливни. Позже, моделирования с высоким разрешением начали приближаться к погодному масштабу, но аналитические подходы еще не развились, чтобы использовать ту информацию и оценили только совокупные изменения в образцах осадков вместо отдельных штормов.Чтобы обратиться к этому несоответствию, постдокторский ученый Выигранный Чанг (теперь доцент в Университете Цинциннати) и соавторы, Майкл Стайн, Джиали Ван, В. Рао Котэмарти и Мойер разработали новые методы, чтобы проанализировать ливни в наблюдательных данных или образцовых прогнозах с высоким разрешением.
Во-первых, команда приспособила морфологические подходы от вычислительного анализа изображения, чтобы разработать новые статистические алгоритмы для обнаружения и анализа отдельных ливней по пространству и времени. Исследователи тогда проанализировали результаты новых (12-километровых) моделирований ультрас высоким разрешением американского климата, выполненного с Погодной Моделью Исследования и Прогнозирования (WRF) в Национальной лаборатории Аргонна.Анализируя моделирования осадков в настоящем (2002-2011) и будущем (годы 2085-2094), исследователи обнаружили изменения в штормовых особенностях, которые объяснили, почему более сильные предсказанные штормы не увеличили полный ливень так же как ожидалось. Отдельные штормы становятся меньшими с точки зрения покрытой земельной площади, особенно летом. (Зимой штормы становятся меньшими также, но также и менее частыми и короче.)«Это – захватывающее время, когда модели климата начинают больше походить на погодные модели», сказал Чанг. «Мы надеемся, что эти новые методы становятся стандартом для образцовой оценки продвижение».
Команда также нашла несколько важных различий между продукцией модели и современной погодой. Модель имела тенденцию предсказывать штормы, которые были и более слабыми и больше, чем на самом деле соблюденные, и зимой, предсказанные моделью штормы были также меньше и дольше, чем наблюдения. Оценка этих модель «уклоны» очень важна для того, чтобы сделать надежные прогнозы будущих штормов.
«В то время как наши результаты относятся только к одному образцовому моделированию», сказал Мойер, «мы действительно знаем, что несоответствие интенсивности суммы ведет довольно базовая физика. Ливни в каждой модели, и в реальном мире, приспособятся в некотором роде, чтобы позволить интенсивности вырасти больше, чем полным ливнем, делает. Большинство людей предположило бы, что штормы изменятся в частоте, не в размере. У нас теперь есть инструменты под рукой, чтобы оценить эти результаты через модели и сравнить их с реальными изменениями, а также оценить исполнение самих моделей».
Новые прогнозы осадков, которые включают эти изменения в штормовых особенностях, добавят важные детали, что помощь оценивает будущий риск наводнения под изменением климата. Эти результаты предполагают, что опасения по поводу штормового порождения более высокой интенсивности сильных наводнений могут быть умерены сокращениями штормового размера, и что инструменты, разработанные в UChicago и Аргонне, могут помочь далее разъяснить будущий риск.
Бумага, «Изменения в пространственно-временных образцах осадков в изменении климатических условий», появится в выпуске 1 декабря Журнала Климата по http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JCLI-D-15-0844.1.Эта работа проводилась, поскольку часть Научно-исследовательской сети для Статистических Методов для Атмосферных и Океанских Наук (STATMOS), поддержанный NSF, награждает 1106862, 1106974, и 1107046, и Центр Прочного Принятия решений на Климатической и Энергетической политике (RDCEP), поддержанный NSF ”Принятие решения под Неуверенностью” премия программы 0951576.