In september 2013 zware stormen troffen Colorado met langdurige, zware neerslag, resulterend in ten minste negen doden, 1, 800 evacuaties en 900 huizen verwoest of beschadigd. De achtdaagse storm heeft meer dan 17 centimeter regen gedumpt, waardoor de Platte River een hoger waterpeil bereikte dan ooit gemeten.

De hevigheid van de stormen, die zich ook ongewoon laat in het jaar voordeed, trok de aandacht van wetenschappers van het Lawrence Berkeley National Laboratory die gespecialiseerd zijn in het bestuderen van extreem weer. In veel gevallen, hun onderzoek heeft aangetoond dat dergelijke gebeurtenissen intenser worden gemaakt in een warmer klimaat.

In een krant die op 18 juli online verscheen, 2017 om Weer- en klimaatextremen , het team meldt dat klimaatverandering toegeschreven aan menselijke activiteit de storm veel heviger heeft gemaakt dan anders het geval zou zijn geweest.

"De storm was zo sterk, zo intens, dat de standaard klimaatmodellen die geen fijnmazige details oplossen, de hevige neerslag of het grootschalige meteorologische patroon geassocieerd met de storm niet konden karakteriseren, " zei Michael Wehner, een klimaatwetenschapper in de Computational Research Division van het laboratorium en co-auteur van het artikel.

De onderzoekers wendden zich vervolgens tot een ander raamwerk met behulp van het regionale model Weather Research and Forecasting om de gebeurtenis in meer detail te bestuderen. De groep gebruikte het openbaar beschikbare model, die kunnen worden gebruikt om toekomstig weer te voorspellen, om de omstandigheden die hebben geleid tot de 9-16 september te "hindcasten", 2013 overstromingen rond Boulder, Colorado. Het model stelde hen in staat om het probleem in meer detail te bestuderen, het gebied opdelen in vierkanten van 12 kilometer.

Ze hebben 101 hindcasts gemaakt van twee versies van het model:een gebaseerd op realistische huidige omstandigheden die rekening houdt met door de mens veroorzaakte veranderingen in de atmosfeer en de bijbehorende klimaatverandering, en een die het deel van de waargenomen klimaatverandering verwijderde dat werd toegeschreven aan menselijke activiteiten. Het verschil tussen de resultaten werd vervolgens toegeschreven aan deze menselijke activiteiten. De menselijke invloed bleek de omvang van hevige regenval met 30 procent te hebben verhoogd. De auteurs ontdekten dat deze toename gedeeltelijk het gevolg was van het vermogen van een warmere atmosfeer om meer water vast te houden.

"Deze gebeurtenis was typerend voor hoe de storm water naar het gebied stuurde, maar het was ongebruikelijk in termen van de hoeveelheid water en de timing, " zei co-auteur Dáithí Stone, ook van Berkeley Lab. "We weten dat de hoeveelheid water die lucht kan bevatten met ongeveer 6 procent toeneemt per graad Celsius toename, waardoor we verwachtten dat de regenval 9-15 procent hoger zou zijn geweest, maar in plaats daarvan ontdekten we dat het 30 procent hoger was."

De resultaten verbaasden het team aanvankelijk omdat de antwoorden ingewikkelder bleken te zijn dan ze aanvankelijk hadden aangenomen - de storm was heviger in termen van zowel wind als regen.

"We hadden verwacht dat de vochtige lucht die de bergketen raakt, water uit de lucht zou 'duwen', " zei hoofdauteur Pardeep Pall. "Wat we ons niet hadden gerealiseerd, was dat de regen zelf ook meer lucht zou 'aanzuigen'. Lucht stijgt op als het regent, en die op zijn beurt meer lucht van onderen naar binnen trok, die nat was, meer regen produceren, waardoor er meer lucht omhoog komt, meer lucht aanzuigen, enzovoort."

De grotere regenval leidde op zijn beurt tot meer overstromingen en meer schade. Op foto's van de storm was te zien dat veel auto's vernield of gestrand waren toen wegen en bruggen wegspoelden. Schade aan wegen alleen werd geschat op $ 100-150 miljoen.

"De toename van de neerslag was groter dan de opwarming alleen had voorspeld, Stone zei. "Met behulp van het lokale dynamische model, we ontdekten dat de "storm die was" heviger was dan de "storm die had kunnen zijn", iets wat we niet hadden vermoed."

Christina Patricia, co-auteur en onderzoekswetenschapper in de afdeling Klimaat- en Ecosysteemwetenschappen van het laboratorium, die tijdens de studie bij Texas A&M werkte, zei dat het begrijpen van extreem weer belangrijk is omdat de manier waarop we het klimaat ervaren, bijvoorbeeld door weersgerelateerde schade, wordt gedomineerd door extreem weer. Echter, de aard van dergelijke gebeurtenissen is ook moeilijk te begrijpen omdat ze zo zeldzaam zijn. Onderzoek naar toeschrijving van gebeurtenissen zoals beschreven in het artikel kan helpen om het begrip te verbeteren.

De auteurs benadrukten dat de studie niet bedoeld is om dergelijke gebeurtenissen in de toekomst te voorspellen.

"Dit was een zeer zeldzame gebeurtenis en blijft zo, en we doen geen voorspellingen met dit werk, Stone zei. "De exacte gebeurtenis zal niet meer gebeuren, maar als we hetzelfde soort weerpatroon krijgen in een klimaat dat zelfs warmer is dan het huidige, dan kunnen we verwachten dat het nog meer regen zal dumpen." Maar afgezien van de toegenomen hoeveelheid neerslag, Wehner voegt toe, "Deze studie vergroot meer in het algemeen ons begrip van hoe de verschillende processen bij extreme stormen kunnen veranderen naarmate het algehele klimaat warmer wordt." Ondanks het inzicht dat door dit onderzoek is verkregen, veel vragen over extreme weersomstandigheden blijven.

"Ons raamwerk voor klimaatmodellering opent de deur naar het begrijpen van andere soorten extreme weersomstandigheden, " zei Patricola. "We onderzoeken nu hoe mensen tropische cyclonen kunnen hebben beïnvloed. Vooruitgang in supercomputing maakt het mogelijk om simulaties uit te voeren die kunnen onthullen wat er in onweerswolken gebeurt."

De modellen werden uitgevoerd als onderdeel van de gekalibreerde en systematische karakterisering, Naamsvermelding, en Detection of Extremes (CASCADE) project bij Berkeley Lab. De modellen werden uitgevoerd op supercomputers in het National Energy Research Scientific Computing (NERSC) Center, een DOE Office of Science User Facility in Berkeley Lab.