Доцент Ной Диффенбо и аспирант Дэниел Суэйн объясняют «до смешного устойчивый хребет» и его роль в засухе в Калифорнии.Атмосферные условия, связанные с беспрецедентной засухой, в настоящее время поразившей Калифорнию, «весьма вероятно» связаны с изменением климата, вызванным деятельностью человека, пишут ученые из Стэнфорда в новом исследовании.В новом исследовании группа под руководством ученого-климатолога из Стэнфорда Ноа Диффенбо использовала новую комбинацию компьютерного моделирования и статистических методов, чтобы показать, что постоянная область высокого атмосферного давления, парящая над Тихим океаном, которая отводит штормы от Калифорнии, с гораздо большей вероятностью образуются при современных концентрациях парниковых газов.Исследование, опубликованное 29 сентября в качестве дополнения к выпуску Бюллетеня Американского метеорологического общества за этот месяц, является одним из наиболее всеобъемлющих исследований по изучению связи между изменением климата и продолжающейся засухой в Калифорнии.
«Наше исследование показывает, что чрезвычайно высокое атмосферное давление в этом регионе, которое тесно связано с необычно низким уровнем осадков в Калифорнии, гораздо более вероятно, чем сегодня, чем до выброса парниковых газов человеком, который начался во время промышленной революции в США. 1800-е годы ", — сказал Диффенбо, доцент кафедры экологических наук о системе Земли в Стэнфорде и старший научный сотрудник Стэнфордского Вудского института окружающей среды.
Исключительная засуха, которая в настоящее время наносит вред Калифорнии, по некоторым показателям является самой сильной в истории штата. В сочетании с необычно высокими температурами и застойным воздухом отсутствие осадков спровоцировало опасный рост лесных пожаров и случаев загрязнения воздуха по всему штату. Согласно недавнему отчету, нехватка воды приведет к прямым и косвенным потерям в сельском хозяйстве в размере не менее 2,2 млрд долларов и приведет к потере более 17 000 сезонных и неполных рабочих мест только в 2014 году.
Такие воздействия побудили губернатора Калифорнии Джерри Брауна объявить чрезвычайную засуху, а федеральное правительство объявить все 58 округов Калифорнии «зонами стихийных бедствий».Ученые согласны с тем, что непосредственной причиной засухи является особенно стойкий «блокирующий хребет» над северо-восточной частью Тихого океана, широко известный как «Смешно устойчивый хребет» или «Тройной R», который не позволял зимним штормам достигать Калифорнии в 2013 и 2014 годах. дождливые сезоны.Блокирующие хребты — это области высокого атмосферного давления, которые нарушают типичные ветры в атмосфере. «Ветры реагируют на пространственное распределение атмосферного давления», — сказал Дэниел Суэйн, аспирант лаборатории Диффенбо и ведущий автор исследования. «Мы наблюдали эту удивительно стойкую область высокого давления над северо-восточной частью Тихого океана в течение многих месяцев, которая существенно изменила атмосферный поток и сохранила Калифорнию в значительной степени сухой».Блокирующие гребни периодически возникают в умеренных широтах, но Triple R был исключительным как по своим размерам, так и по долговечности.
Хотя он ненадолго рассеялся в летние месяцы 2013 года, он вернулся еще сильнее к осени 2013 года и сохранялся большую часть зимы, которая обычно является влажным сезоном в Калифорнии.«На пике своего развития в январе 2014 года Triple R простиралась от субтропической части Тихого океана между Калифорнией и Гавайями до побережья Северного Ледовитого океана к северу от Аляски», — сказал Суэйн, который прошлой осенью ввел термин «смехотворно устойчивый хребет», чтобы подчеркнуть необычно стойкий характер загораживающего гребня на море.
Подобно большому валуну, который упал в узкий поток, Triple R отклонил поток высокоскоростных воздушных потоков, известных как реактивный поток, далеко на север, в результате чего тихоокеанские штормы обошли не только Калифорнию, но также Орегон и Вашингтон. В результате дождь и снег, которые обычно выпадали на западном побережье, вместо этого были перенаправлены на Аляску и так далеко на север, как Полярный круг.Важный вопрос для ученых и лиц, принимающих решения, заключался в том, повлияло ли изменение климата, вызванное деятельностью человека, на условия, ответственные за засуху в Калифорнии. Учитывая важную роль Triple R, команда Диффенбо намеревалась измерить вероятность таких экстремальных гребней.
Команда сначала оценила редкость Triple R в контексте исторических рекордов 20-го века. Они обнаружили, что объединенная стойкость и интенсивность Triple R в 2013 году не имела себе равных ни для одного события с 1948 года, когда впервые стала доступна исчерпывающая информация о циркуляции атмосферы.Чтобы более прямо решить вопрос о том, сыграло ли изменение климата роль в вероятности события 2013 года, команда сотрудничала с Бала Раджаратнам, доцентом кафедры статистики и науки о системе окружающей среды Земли и аффилированным преподавателем Стэнфорд-Вудского института. окружение.
Раджаратнам и его аспиранты Майкл Цзян и Мац Хауген применили передовые статистические методы к большому набору моделирования климатических моделей.Используя Triple R в качестве эталона, группа сравнила геопотенциальные высоты — свойство атмосферы, связанное с давлением — между двумя наборами экспериментов с климатическими моделями. Один набор отражал нынешний климат, в котором атмосфера становится все более теплой из-за антропогенных выбросов углекислого газа и других парниковых газов.
В другом наборе экспериментов парниковые газы поддерживались на уровне, аналогичном тому, который существовал непосредственно перед промышленной революцией.Междисциплинарная исследовательская группа обнаружила, что экстремальные высоты геопотенциала, связанные с тройным R в 2013 году, были по крайней мере в три раза более вероятными в нынешнем климате, чем в доиндустриальном климате. Они также обнаружили, что такие экстремальные значения постоянно связаны с необычно низким уровнем осадков в Калифорнии и образованием атмосферных хребтов над северо-восточной частью Тихого океана.«Мы продемонстрировали с высокой статистической достоверностью, что крупномасштабные атмосферные условия, подобные тем, которые связаны с Triple R, гораздо более вероятны сейчас, чем в климате до того, как мы выбросили большое количество парниковых газов», — сказал Раджаратнам.
«Используя эти передовые статистические методы для объединения наблюдений за климатом с модельным моделированием, мы смогли лучше понять продолжающуюся засуху в Калифорнии», — добавил Диффенбо. «Это не прогноз на 100 лет в будущем. Это событие более экстремальное, чем любое из наблюдаемых, и наши исследования показывают, что глобальное потепление играет роль прямо сейчас».Видео: https://www.youtube.com/watch?v=GEd8h79mUSs