De beroemde intense tropische stortbuien langs de evenaar van de aarde komen duizenden kilometers van de Verenigde Staten voor. Maar atmosferische wetenschappers weten dat, als rimpelingen in een vijver, tropisch weer zorgt voor krachtige golven in de atmosfeer die helemaal naar Noord-Amerika reizen en grote gevolgen hebben voor het weer in de VS.

Deze verre, onderling verbonden weerprocessen zijn cruciaal voor het maken van betere, weersvoorspellingen op langere termijn dan momenteel mogelijk zijn. atmosferische wetenschappers van de Colorado State University, onder leiding van professoren Libby Barnes en Eric Maloney, zijn hard aan het werk om deze uitdagingen op het gebied van prognoses op de langere termijn aan te pakken.

In een nieuwe krant in npj Klimaat en Atmosferische Wetenschap , de CSU-onderzoekers beschrijven een doorbraak in het maken van nauwkeurige voorspellingen van de komende weersweken. Ze hebben een empirisch model ontwikkeld dat is gebaseerd op een zorgvuldige analyse van 37 jaar historische weergegevens. Hun model draait om de relatie tussen twee bekende wereldwijde weerpatronen:de Madden-Julian Oscillation en de quasi-tweejaarlijkse oscillatie.

Volgens de studie, onder leiding van voormalig afgestudeerd onderzoeker Bryan Mundhenk, het model, beide fenomenen gebruiken, maakt een bekwame voorspelling van het gedrag van grote regenbuien mogelijk, atmosferische rivieren genoemd, drie en maximaal vijf weken van tevoren.

"Het is indrukwekkend, gezien het feit dat de huidige state-of-the-art numerieke weermodellen, zoals NOA's Global Forecast System, of het operationele model van het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, slechts één tot twee weken van tevoren bekwaam zijn, " zegt co-auteur Cory Baggett, een postdoctoraal onderzoeker in de laboratoria van Barnes en Maloney.

Het belangrijkste doel van de onderzoekers is het verbeteren van de prognosemogelijkheden binnen het lastige niemandsland van "subseizoensgebonden tot seizoensgebonden" tijdschalen:ongeveer drie weken tot drie maanden uit. Voorspellende mogelijkheden die ver van tevoren levens en levensonderhoud kunnen redden, van het luiden van alarm bij overstromingen en modderstromen tot het voorbereiden van boeren op lange droge seizoenen. Barnes leidt ook een federale NOAA-taskforce voor het verbeteren van subseizoens- tot seizoensvoorspellingen, met als doel de voorspellingen voor orkanen aan te scherpen, hittegolven, de polaire vortex en meer.

Atmosferische rivieren zijn helemaal geen rivieren

Atmosferische rivieren zijn geen echte waterwegen, maar "rivieren in de lucht, " volgens onderzoekers. Het zijn intense pluimen van waterdamp die extreme neerslag veroorzaken, pluimen zo groot dat ze op satellietbeelden op rivieren lijken. Deze "rivieren" zijn verantwoordelijk voor meer dan de helft van de regenval in het westen van de VS.

De Madden-Julian Oscillatie is een cluster van stortbuien die in 30 tot 60 dagen langs de evenaar naar het oosten beweegt. De locatie van de oscillatie bepaalt waar atmosferische golven zich zullen vormen, en hun uiteindelijke impact op laten we zeggen, Californië. In eerder werk, de onderzoekers hebben belangrijke stadia van de Madden-Julian Oscillatie blootgelegd die van invloed zijn op verre weersomstandigheden, inclusief atmosferische rivieren.

Boven de Madden-Julian Oscillatie zit een zeer voorspelbaar windpatroon dat de quasi-tweejaarlijkse oscillatie wordt genoemd. In perioden van twee tot drie jaar, de wind draait naar het oosten, west en weer terug naar het oosten, en wijken bijna nooit af. Dit patroon heeft rechtstreeks invloed op de Madden-Julian Oscillatie, en heeft dus indirect invloed op het weer tot in Californië en daarbuiten.

De QBO is belangrijk

De CSU-onderzoekers hebben een model gemaakt dat de atmosferische rivieractiviteit in het westen van de VS over drie weken nauwkeurig kan voorspellen. De inputs omvatten de huidige toestand van de Madden-Julian Oscillation en de quasi-tweejaarlijkse oscillatie. Met behulp van informatie over hoe atmosferische rivieren zich eerder hebben gedragen als reactie op deze oscillaties, ze ontdekten dat de quasi-tweejaarlijkse oscillatie er veel toe doet.

Gewapend met hun model, de onderzoekers willen tekortkomingen identificeren en begrijpen in state-of-the-art numerieke weermodellen die voorkomen dat ze het weer voorspellen op deze subseizoensgebonden tijdschalen.

"Het zou de moeite waard zijn om een ​​goed begrip te ontwikkelen van de fysieke relatie tussen de Madden-Julian Oscillation en de quasi-tweejaarlijkse oscillatie, en kijk wat er kan worden gedaan om de simulatie van deze relatie door modellen te verbeteren, ' zei Mundhenk.

Een andere logische uitbreiding van hun werk zou zijn om te testen hoe goed hun model werkelijke regenval en wind of ander zwaar weer kan voorspellen, zoals tornado's en hagel.