Acht dagen geleden, het regende over de westelijke Stille Oceaan in de buurt van Japan. Er was niets bijzonders aan deze regengebeurtenis, toch maakte het twee keer grote golven.

Eerst, het verstoorde de atmosfeer op precies de juiste manier om een ​​golving in de jetstream te veroorzaken - een rivier met zeer sterke winden in de bovenste atmosfeer - die atmosferische wetenschappers een Rossby-golf (of een planetaire golf) noemen. Daarna werd de golf door de jetstream naar het oosten geleid richting Noord-Amerika.

Onderweg versterkte de golf, totdat het brak net zoals een oceaangolf doet wanneer het de kust nadert. Toen de golf brak, ontstond er een hogedrukgebied dat de afgelopen week boven het Noord-Amerikaanse noordwesten stationair is gebleven.

Dit is waar onze onschuldige regenbui opnieuw voor golven zorgde:het gesloten gebied van hogedruklucht veroorzaakte een van de meest buitengewone hittegolven die we ooit hebben gezien, verpletterende temperatuurrecords in de Pacific Northwest van de Verenigde Staten en in West-Canada zo ver noordelijk als het Noordpoolgebied. Lytton in British Columbia sloeg deze week 49,6℃ voordat hij een verwoestend bosbrand kreeg".

Wat maakt een hittegolf?

Hoewel deze hittegolf in veel opzichten buitengewoon was, zijn geboorte en evolutie volgden een bekende opeenvolging van gebeurtenissen die hittegolven veroorzaakten.

Hittegolven ontstaan ​​als er op de grond een hoge luchtdruk is. De hoge druk is het gevolg van lucht die door de atmosfeer zakt. Terwijl de lucht daalt, de druk neemt toe, de lucht comprimeren en opwarmen, net als in een fietspomp.

Zinkende lucht heeft een groot opwarmend effect:de temperatuur stijgt met 1 graad voor elke 100 meter die de lucht naar beneden duwt.

Hogedruksystemen zijn een intrinsiek onderdeel van een atmosferische Rossby-golf, en ze reizen met de golf mee. Hittegolven treden op wanneer de hogedruksystemen stoppen met bewegen en een bepaalde regio gedurende een geruime tijd beïnvloeden.

Wanneer dit gebeurt, de opwarming van de lucht door alleen te zinken kan verder worden versterkt door de grond die de lucht verwarmt - wat vooral krachtig is als de grond al droog was. In het noordwesten van de VS en het westen van Canada, hittegolven worden verergerd door de opwarming die wordt veroorzaakt door lucht die zakt nadat deze de Rocky Mountains is overgestoken.

Hoe de golven van Rossby het weer bepalen

Dit laat twee vragen over:wat maakt een hogedruksysteem, en waarom stopt het met bewegen?

Zoals we hierboven vermeldden, een hogedruksysteem maakt meestal deel uit van een specifiek type golf in de atmosfeer - een Rossby-golf. Deze golven komen veel voor, en ze vormen wanneer lucht naar het noorden of zuiden wordt verplaatst door bergen, andere weersystemen of grote regengebieden.

Rossby-golven zijn de belangrijkste aanjagers van het weer buiten de tropen, inclusief het wisselvallige weer in de zuidelijke helft van Australië. Zo nu en dan, de golven worden zo groot dat ze op zichzelf vallen en breken. Het breken van de golven is nauw betrokken bij het stationair maken ervan.

belangrijk, net als bij de recente gebeurtenis, de zaden voor de Rossby-golven die hittegolven veroorzaken, bevinden zich enkele duizenden kilometers ten westen van hun locatie. Dus voor Noordwest-Amerika, dat is de westelijke Stille Oceaan. Australische hittegolven worden meestal veroorzaakt door gebeurtenissen in de Atlantische Oceaan ten westen van Afrika.

Een ander belangrijk kenmerk van hittegolven is dat ze vaak gepaard gaan met veel regen dichter bij de evenaar. Wanneer Zuidoost-Australië hittegolven ervaart, Noord-Australië ervaart vaak regen. Deze regenbuien zijn niet alleen bijwerkingen, maar ze versterken en verlengen actief hittegolven.

Wat betekent klimaatverandering voor hittegolven?

Het begrijpen van de mechanica van de oorzaken van hittegolven is erg belangrijk als we willen weten hoe ze kunnen veranderen naarmate de planeet heter wordt.

We weten dat verhoogde koolstofdioxide in de atmosfeer de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de aarde verhoogt. Echter, terwijl deze gemiddelde opwarming de achtergrond is voor hittegolven, de extreem hoge temperaturen worden veroorzaakt door de bewegingen van de atmosfeer waar we het eerder over hadden.

Dus om te weten hoe hittegolven zullen veranderen als onze planeet opwarmt, we moeten weten hoe het veranderende klimaat de weersomstandigheden beïnvloedt die produceren hen. Dit is een veel moeilijkere vraag dan het kennen van de verandering in de wereldwijde gemiddelde temperatuur.

Hoe zullen de gebeurtenissen die Rossby-golven veroorzaken, veranderen? Hoe zullen de jetstreams veranderen? Zullen meer golven groot genoeg worden om te breken? Blijven hogedruksystemen langer op één plek? Zal de bijbehorende regenval intenser worden, en hoe kan dat de hittegolven zelf beïnvloeden?

Onze antwoorden op deze vragen zijn tot dusver enigszins rudimentair. Dit komt grotendeels omdat sommige van de betrokken sleutelprocessen te gedetailleerd zijn om expliciet in de huidige grootschalige klimaatmodellen te worden opgenomen.

Klimaatmodellen zijn het erover eens dat de opwarming van de aarde de positie en sterkte van de jetstreams zal veranderen. Echter, de modellen zijn het oneens over wat er met de golven van Rossby zal gebeuren.

Van klimaatverandering naar weersverandering

Er is één ding dat we zeker weten:we moeten ons spel verbeteren om te begrijpen hoe de het weer verandert naarmate onze planeet opwarmt, omdat het weer de grootste impact heeft op mensen en natuurlijke systemen.

Om dit te doen, we zullen computermodellen van het klimaat in de wereld moeten bouwen die expliciet enkele van de fijne details van het weer bevatten. (tot in detail, we bedoelen alles van ongeveer een kilometer groot.) Dit zal op zijn beurt investeringen vergen in enorme hoeveelheden rekenkracht voor tools zoals ons nationale klimaatmodel, de Australische gemeenschap Climate and Earth System Simulator (ACCESS), en de computer- en modelleringsinfrastructuurprojecten van de National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) die dit ondersteunen.

We zullen ook de kunstmatige grenzen tussen weer en klimaat moeten doorbreken die in ons onderzoek bestaan, ons onderwijs en ons openbare gesprek.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.