Het Noord-Amerikaanse stormcomplex van december 2014 was een krachtige winterstorm, door sommigen aangeduid als de ‘Storm van het decennium’ in Californië. Aangedreven door een atmosferische rivier die ontspringt boven de tropische wateren van de Stille Oceaan, liet de storm 8 inch regen vallen in 24 uur, windstoten van 139 mijl per uur en liet 150.000 huishoudens zonder stroom achter in de San Francisco Bay Area.
In Weather and Climate Extremes deze week beschreven onderzoekers de mogelijke effecten van klimaatverandering op extreme stormen in de San Francisco Bay area, waaronder het Noord-Amerikaanse stormcomplex van december 2014.
Ze simuleerden vijf van de krachtigste stormen die het gebied hebben getroffen en stelden vast dat onder toekomstige omstandigheden sommige van deze extreme gebeurtenissen 26-37% meer regen zouden opleveren, zelfs meer dan wordt voorspeld door simpelweg rekening te houden met het vermogen van de lucht om meer water te vervoeren. in warmere omstandigheden.
Ze ontdekten echter dat deze toename niet bij elke storm zou optreden, alleen bij stormen met een atmosferische rivier vergezeld van een extratropische cycloon.
Het onderzoek – gefinancierd door de stad en het graafschap San Francisco en in samenwerking met instanties zoals de San Francisco Public Utilities Commission, Port of San Francisco en San Francisco International Airport – zal de regio helpen bij het plannen van zijn toekomstige infrastructuur met mitigatie en duurzaamheid in gedachten.
“Het hebben van dit detailniveau is een game changer”, zegt Dennis Herrera, General Manager van de San Francisco Public Utilities Commission, die het hoofdbureau van de stad was in het onderzoek. “Deze baanbrekende gegevens zullen ons helpen tools te ontwikkelen waarmee onze haven, luchthaven, nutsbedrijven en de stad als geheel zich kunnen aanpassen aan ons veranderende klimaat en steeds extremere stormen.”
Deze unieke voorspellingen voor de stad werden mogelijk gemaakt door de Stampede2-supercomputer van het Texas Advanced Computing Center (TACC) en het Cori-systeem van het National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) — twee van de krachtigste supercomputers ter wereld, ondersteund door respectievelijk de National Science Foundation en het Department of Energy.
advertentie
Hindcasting met de toekomst in gedachten
Bepaalde facetten van ons toekomstige klimaat zijn goed ingeburgerd: hogere temperaturen, stijgende zeeën, verlies van soorten. Maar hoe zullen grotere broeikasgasconcentraties en warmere lucht en oceanen extreem weer beïnvloeden, zoals orkanen, tornado’s en hevige regenval? En waar precies zullen deze veranderingen het grootst zijn en onder welke voorwaarden?
Het voorspellen van de natuurlijke gevaren van de toekomst is de missie van Christina Patricola, universitair docent geologische en atmosferische wetenschappen aan de Iowa State University en hoofdauteur van het artikel Weather and Climate Extremes. Haar onderzoek helpt bij het kwantificeren en begrijpen van de risico’s waarmee we in de toekomst worden geconfronteerd door natuurlijke gevaren.
Met behulp van supercomputers kon Patricola de regio modelleren met een resolutie van 3 kilometer. Wetenschappers zijn van mening dat dit detailniveau nodig is om de dynamiek van stormsystemen zoals orkanen en atmosferische rivieren vast te leggen en om hun impact op een stedelijk gebied te voorspellen.
Voor elk van de historische stormen voerden Patricola en haar medewerkers 10-koppige ensembles uit – onafhankelijke, enigszins verschillende simulaties – met een resolutie van 3 kilometer, een proces dat ‘hindcasting’ wordt genoemd (in tegenstelling tot voorspelling). Vervolgens pasten ze de broeikasgasconcentraties en de temperatuur van het zeeoppervlak aan om te voorspellen hoe deze historische stormen eruit zouden zien in de verwachte toekomstige klimaten van 2050 en 2100.
advertentie
Patricola noemt deze ‘verhaallijn’-experimenten: computermodellen die bedoeld zijn om leerzaam te zijn om na te denken over hoe historisch impactvolle stormgebeurtenissen eruit zouden kunnen zien in een warmere wereld. Door zich te concentreren op gebeurtenissen waarvan bekend was dat ze een impact hadden op stadsactiviteiten, wordt een nuttige context geboden om de mogelijke gevolgen van gebeurtenissen te begrijpen als ze zich voordoen onder toekomstige klimaatomstandigheden.
De studie gaat niet in op veranderingen in de frequentie van extreme stormen in de toekomst en kan daarom niet ingaan op hoe de neerslag in het algemeen zal veranderen, zei ze. (Nog een prangende vraag voor planners in Californië.) Maar ze kunnen besluitvormers helpen de trends in de intensiteit van de stormen in het slechtste geval te begrijpen en weloverwogen keuzes te maken.
Aan de westkust wordt veel van de neerslag die valt geassocieerd met atmosferische rivieren (AR’s), die een aanzienlijke hoeveelheid vocht in een smalle band transporteren, legde Patricola uit. Sommige van de stormen waar ze naar keken, hadden alleen AR’s. Anderen hadden AR’s tegelijkertijd met lagedruksystemen die bekend staan als extratropische cyclonen (ETC’s).
“We hebben iets heel interessants gevonden”, zei ze. “De neerslag nam aanzienlijk toe voor gebeurtenissen met een atmosferische rivier en een cycloon samen, terwijl de neerslagveranderingen zwak of negatief waren wanneer er alleen een atmosferische rivier was.”
Het verschil zit volgens haar in het hefmechanisme. Over het algemeen heeft hevige neerslag vochtige lucht nodig om op te stijgen. Terwijl de AR-stormen alleen een toekomstige toename van luchtvochtigheid lieten zien, vertoonden de stormen met een AR en ETC een toekomstige toename van luchtvochtigheid en stijgende lucht. Aanvullende onderzoeken zullen deze relatie onderzoeken.
Hoogwaardige klimaatwetenschap
Patricola gebruikt TACC-supercomputers voor klimaat- en weermodellering sinds 2010, toen ze een afgestudeerde student was aan de Cornell University en samenwerkte met de vooraanstaande klimaatwetenschapper Kerry Cook (nu aan de Universiteit van Texas in Austin). Ze herinnert zich dat haar eerste modellen een horizontale resolutie van 90 km hadden – 30 keer minder resolutie dan nu – en destijds als state-of-the-art werden beschouwd.
“Het was een grote hulp om de middelen van TACC en NERSC voor deze simulaties te hebben,” zei ze. “We zijn geïnteresseerd in extreme neerslagtotalen en uurlijkse regenval. We moesten naar een hoge resolutie van 3 km gaan om deze voorspellingen te doen. En naarmate we de resolutie verhogen, gaan de rekenkosten omhoog.”
Patricola heeft de door haar ontwikkelde methodologie gebruikt om andere fenomenen te begrijpen, zoals hoe tropische cyclonen in de toekomst kunnen veranderen. Zij en medewerker Michael Wehner rapporteerden over deze veranderingen in een Nature-paper uit 2018. “Als een orkaan als Katrina aan het einde van de 21e eeuw zou plaatsvinden, hoe zou het dan zijn? Meer regen, meer wind? Onze methode kan worden gebruikt voor elk type weersysteem dat kan worden gehintcast.”
In de volgende fase van het San Francisco-project zal Patricola samenwerken met stadspersoneel en hun medewerkers om te begrijpen wat de weersveranderingen betekenen in termen van stadsactiviteiten.
“Dit project is relatief uniek en een van de eerste projecten zoals dit, in nauwe samenwerking tussen stadsagentschappen en klimaatwetenschappers,” zei ze. “Het kan dienen als een goed voorbeeld van wat klimaatwetenschap kan doen om steden van de best mogelijke informatie te voorzien terwijl ze zich voorbereiden op de toekomst.”
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Onderzoekers gebruikten supercomputers om klimaatsimulaties met hoge resolutie uit te voeren die laten zien hoe historisch impactvolle stormgebeurtenissen eruit zouden kunnen zien in een warmere wereld. De onderzoekers simuleerden vijf van de krachtigste stormen die de San Francisco Bay Area sinds 1984 hebben getroffen, en projecteerden vervolgens hoe deze historische stormen eruit zouden zien in 2050 en 2100. Ze stelden vast dat sommige van deze extreme gebeurtenissen 26-37 procent meer regen zouden opleveren door 2100.
Datum van publicatie: 30 april 2022
Bron: Klimaat | Top milieunieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–