De Colorado-rivier tuimelt door gevarieerde landschappen, stroomgebieden van zeven westelijke staten droogleggen. deze 1, 450 mijl lang systeem is een kritieke watervoorziening voor de landbouw, industrie en gemeenten van Denver tot Tijuana.

In de droge gebieden van het lager gelegen stroomgebied van Colorado, gevormd door Nevada, Arizona en Californië, onweersbuien - in meteorologisch spraakgebruik bekend als convectieve neerslag - regelen doorgaans de afvoer, stroom stroom, watervoorziening en overstromingsrisico voor menselijke populaties, naast de beschikbaarheid van water voor de vegetatie.

convectieve neerslag, die tot enorme overstromingen en daaropvolgende rampen kunnen leiden, wordt gegenereerd door warmte van het aardoppervlak. Vocht stijgt snel in de atmosfeer en condenseert vervolgens zeer snel om plotselinge regenbuien te vormen die slecht worden begrepen in wereldwijde klimaatmodellen en datasets.

Wetenschappers gebruiken dergelijke informatie om te onderzoeken hoe toekomstige klimaatverandering regenval zal beïnvloeden, maar tot op heden zijn ze vooral uitgevallen als het gaat om convectieve neerslag. Een beter begrip van dit soort regenval kan wetenschappers helpen de statistische beoordeling en voorspelling van klimaatverandering te verbeteren door middel van modellering.

Daartoe, hydrologen van het Earth Research Institute van UC Santa Barbara hebben een eenvoudige regenstormgenerator (STORM) ontwikkeld. Hun model simuleert de regenval van stroomgebieden onder verschillende klimaatveranderingsscenario's die verschillen weerspiegelen in de mate van nattigheid of stormachtigheid. De bevindingen van het team, die in het journaal verschijnen Brieven voor milieuonderzoek , inzicht verschaffen in waargenomen of verwachte regionale hydrologische trends.

"We pakken een algemeen probleem aan dat regionale implicaties heeft, vooral in gebieden met waterschaarste, " zei Michael Singer, tevens docent aan de Cardiff University in Wales. "Het algemene probleem is, we weten dat klimaatverandering overal ter wereld plaatsvindt, maar wat we niet weten, is hoe het de convectieve neerslag en de bijbehorende afvoer zal beïnvloeden."

Singer en zijn co-auteur, Katerina Michaëlides, het probleem aangepakt door een model te creëren waarmee onderzoekers verschillende soorten klimaatverandering kunnen onderzoeken. Ze pasten het toe op het gebied rond de Walnut Gulch Experimental Watershed in Arizona, een plaats met uitstekende historische neerslaggegevens op lange termijn die per minuut zijn vastgelegd.

"Voor een poosje, er is een mysterie geweest van een afnemend afvoersignaal in het lager gelegen stroomgebied van de Colorado, met name in de San Pedro-rivier stroomafwaarts van Walnut Gulch, wat regionaal erg belangrijk is in het zuidoosten van Arizona, ' legde Singer uit. 'In dit deel van het bekken, mensen hadden lang vermoed dat er minder afvoer in deze stromen kwam van kortstondige zijrivieren - kortstondig, wat betekent dat ze soms stromen, maar meestal droog zijn."

Door het STORM-model te combineren met een analyse van de regengegevensset, konden de onderzoekers inzicht krijgen in de decenniumtrends in de intensiteit van de moessonregen onder klimaatverandering. Ze ontdekten dat er meer regen viel, maar dat er minder water werd afgeleverd bij zware stormen. Dit druist in tegen eerdere opvattingen over hoe regenval zou moeten reageren op atmosferische opwarming. De onderzoekers schreven het fenomeen toe aan het feit dat er tijdens de moessons minder vocht uit de Golf van Californië of de Stille Oceaan in de regio werd geïmporteerd.

"Hoewel het over het algemeen meer regent, elke storm is minder intens en laat minder water vallen, Singer zei. "Terwijl de hoeveelheid regen in de loop van de tijd toeneemt en de kleinere stormen over het algemeen meer regen dumpen, het komt in kleinere en frequentere spurts. Deze regen met een lagere intensiteit impliceert minder afvoer over het oppervlak, wat betekent dat we een afname van de afvoer over een heel bassin zouden moeten zien. En onze modelresultaten komen goed overeen met de afvoergegevens:er is een afname van de afvoer binnen deze kortstondige stroom."

Nog altijd, deze verandering in kortstondige afvoer was te klein om de stroomafwaartse stroming alleen te beïnvloeden. Singer suggereerde dat een regionale afname van sneeuwlagen en minder grondwateraanvulling op de bergfronten de watervoorraden negatief heeft beïnvloed.

"Je zou kunnen zeggen dat het hele stroomgebied van de Colorado op veel manieren is getroffen door klimaatverandering, " legde Michaelides uit, tevens hoofddocent aan de Universiteit van Bristol in het Verenigd Koninkrijk. "Ander onderzoek heeft een daling van de afvoer aangetoond voor het bovenste stroomgebied van Colorado, dus onze resultaten ondersteunen een bredere regionale achteruitgang van de watervoorraden, dat is waarschijnlijk wat we zullen zien op veel plaatsen over de hele wereld."

Hoewel STORM is ontwikkeld met behulp van gegevens van een regenmeternetwerk in een enkel drooglandafvoerbassin, het is overal toepasbaar. STORM stelt wetenschappers in staat om te onderzoeken, gedurende meerdere decennia, de details van waar neerslag valt en hoeveel er per minuut viel. Daten, Singer en Michaelides hebben het gebruikt om echte klimaatverandering in een brede regio te identificeren, maar ze zijn bezig STORM te koppelen aan een afvoermodel om scenario's van klimaatverandering te onderzoeken en hoe ze de omvang en de frequentie van afvoer echt kunnen beïnvloeden.