Los efectos del cambio climático probablemente causarán tormentas más pequeñas pero más fuertes en los Estados Unidos, según un nuevo marco para modelar el comportamiento de las tormentas desarrollado en la Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional de Argonne. Aunque se espera que la intensidad de la tormenta aumente en los niveles actuales,La reducción prevista en el tamaño de la tormenta puede aliviar algunos temores de inundaciones severas generalizadas en el futuro.
El nuevo enfoque, publicado hoy en Diario del clima , utiliza nuevos métodos estadísticos para identificar y rastrear características de tormentas tanto en datos meteorológicos de observación como en nuevas simulaciones de modelado climático de alta resolución. Cuando se aplica a una simulación de los efectos futuros del dióxido de carbono atmosférico elevado, el marco ayudó a aclarar una discrepancia común enpredicciones modelo de cambios de precipitación.
"Todos los modelos climáticos predicen que las tormentas se volverán significativamente más intensas en el futuro, pero que la precipitación total aumentará más levemente de lo que vemos hoy", dijo la autora principal Elisabeth Moyer, profesora asociada de ciencias geofísicas de la Universidad de Chicago yco-PI del Centro para la toma de decisiones sólidas sobre política climática y energética RDCEP. "Al desarrollar nuevos métodos estadísticos que estudian las propiedades de las tormentas individuales, pudimos detectar cambios en la frecuencia, el tamaño y la duración de las tormentas que explicanesta falta de coincidencia "
Si bien muchas preocupaciones sobre el impacto global del cambio climático se centran en el aumento de las temperaturas, los cambios en los patrones de precipitación también podrían generar graves costos sociales, económicos y humanos. El aumento de las sequías en algunas regiones y el aumento de las inundaciones en otras afectarían drásticamente los alimentos y el agua del mundosuministros, así como ejercer una presión extrema sobre la infraestructura y los servicios gubernamentales.
La mayoría de los modelos climáticos coinciden en que los altos niveles de carbono atmosférico aumentarán la intensidad de la precipitación, en un promedio de aproximadamente 6 por ciento por aumento de temperatura. Estos modelos también predicen un aumento en la precipitación total; sin embargo, este crecimiento es menor, solo de 1 a 2porcentaje de aumento de temperatura por grado.
La comprensión de los cambios en el comportamiento de las tormentas que podrían explicar esta brecha ha sido difícil de alcanzar. En el pasado, las simulaciones climáticas tenían una resolución demasiado gruesa cientos de kilómetros para capturar con precisión las tormentas de lluvia individuales. Más recientemente, las simulaciones de alta resolución comenzaron a acercarse al climaescala, pero los enfoques analíticos aún no habían evolucionado para hacer uso de esa información y evaluaron solo los cambios agregados en los patrones de precipitación en lugar de las tormentas individuales.
Para abordar esta discrepancia, el académico postdoctoral Won Chang ahora profesor asistente de la Universidad de Cincinnati y los coautores Michael Stein, Jiali Wang, V. Rao Kotamarthi y Moyer desarrollaron nuevos métodos para analizar tormentas de lluvia en datos de observación o altaproyecciones del modelo de resolución. Primero, el equipo adaptó enfoques morfológicos del análisis de imágenes computacionales para desarrollar nuevos algoritmos estadísticos para detectar y analizar tormentas de lluvia individuales en el espacio y el tiempo. Luego, los investigadores analizaron los resultados de nuevas simulaciones de ultra alta resolución 12 km deEl clima de los Estados Unidos se realizó con el Modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo WRF en el Laboratorio Nacional de Argonne.
Analizando simulaciones de precipitación en el presente 2002-2011 y en el futuro años 2085-2094, los investigadores detectaron cambios en las características de la tormenta que explicaban por qué las tormentas más fuertes pronosticadas no aumentaron la lluvia total tanto como se esperaba.se vuelven más pequeños en términos de la superficie cubierta, especialmente en el verano en invierno, las tormentas se vuelven más pequeñas también, pero también menos frecuentes y más cortas.
"Es un momento emocionante cuando los modelos climáticos comienzan a parecerse más a los modelos climáticos", dijo Chang. "Esperamos que estos nuevos métodos se conviertan en el estándar para la evaluación de modelos en el futuro".
El equipo también encontró varias diferencias importantes entre la producción del modelo y el clima actual. El modelo tendía a predecir tormentas que eran más débiles y más grandes que las realmente observadas, y en invierno, las tormentas de pronóstico del modelo también eran menos y más largas que las observacionesLa evaluación de estos "sesgos" del modelo es crítica para hacer pronósticos confiables de tormentas futuras.
"Si bien nuestros resultados se aplican a un solo modelo de simulación", dijo Moyer, "sabemos que la discrepancia de la intensidad de la cantidad es impulsada por una física bastante básica. Las tormentas de lluvia en cada modelo y en el mundo real se ajustarán de alguna manerapara permitir que la intensidad crezca más de lo que lo hace la lluvia total. La mayoría de las personas habrían adivinado que las tormentas cambiarían en frecuencia, no en tamaño. Ahora tenemos las herramientas disponibles para evaluar estos resultados en todos los modelos y compararlos con los cambios del mundo real,así como para evaluar el rendimiento de los propios modelos "
Los nuevos pronósticos de precipitación que incluyen estos cambios en las características de la tormenta agregarán detalles importantes que ayudarán a evaluar el riesgo futuro de inundación bajo el cambio climático. Estos resultados sugieren que las preocupaciones sobre tormentas de mayor intensidad que causan inundaciones severas pueden atenuarse por reducciones en el tamaño de la tormenta, y queLas herramientas desarrolladas en UChicago y Argonne pueden ayudar a aclarar aún más el riesgo futuro.
El documento, "Cambios en los patrones de precipitación espacio-temporales en condiciones climáticas cambiantes", aparecerá en la edición del 1 de diciembre de Journal of Climate, en http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JCLI-D-15-0844.1 .
Este trabajo se realizó como parte de la Red de Investigación de Métodos Estadísticos para las Ciencias Atmosféricas y Oceánicas STATMOS, con el apoyo de los premios NSF 1106862, 1106974 y 1107046, y el Centro para la toma de decisiones sólidas sobre políticas climáticas y energéticas RDCEP, con el apoyo del programa NSF '' Toma de decisiones bajo incertidumbre '' 0951576.
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