Overstromingen in het Midwesten, veroorzaakt door een intense "bomcycloon, " heeft delen van de regio verwoest, die de afgelopen decennia is geteisterd door overstromingen.

Overstromingen worden veroorzaakt door extreme regenval, vaak gecombineerd met bodemgesteldheid, zoals verzadigde of bevroren grond, die het voor water moeilijker maken om in de grond te sijpelen, waardoor de afvoer toeneemt.

Opwarming van de aarde heeft het potentieel om de watercyclus van de aarde te intensiveren, die de hoeveelheid zal veranderen, frequentie, intensiteit en duur van regen en sneeuwval. Zoals mijn onderzoek en werk door anderen hebben aangetoond, al deze veranderingen verhogen het risico op overstromingen voor de staten in het Midwesten.

Een natter Midwest

Wetenschappers zijn het er sterk over eens dat klimaatverandering veel delen van de wereld natter zal maken. Dit gebeurt omdat hogere temperaturen de snelheid verhogen waarmee vocht van het aardoppervlak verdampt, en warmere lucht houdt meer vocht vast dan koude lucht. Voor elke 1 graad Celsius opwarming, het vochthoudend vermogen van de atmosfeer neemt toe met ongeveer 7 procent, gebaseerd op gevestigde wetten van de fysica.

Naarmate de lucht vochtiger wordt, we kunnen meer neerslag verwachten, maar de toename is niet uniform. Ervan uitgaande dat windpatronen niet significant veranderen, onder invloed van stormsporen zal in sommige regio's meer vocht worden getransporteerd. Dit betekent dat door storm getroffen gebieden waarschijnlijk een groter dan gemiddelde toename van neerslag en overstromingsrisico's zullen ervaren, terwijl gebieden die ver van stormbanen verwijderd zijn, waarschijnlijk minder neerslag hebben en een groter risico op droogte hebben.

Het middenwesten van de VS bevindt zich in een convergentiezone waar de heersende winden die uit het oosten en het westen waaien elkaar ontmoeten. De polaire straalstroom waait van west naar oost langs de grens tussen warme en koude lucht en brengt regelmatig stormen met zich mee, vooral in koude seizoenen.

Met behulp van gegevens van het U.S. Historical Climatology Network, Ik heb laten zien dat van 1951 tot 2013 gemiddelde neerslag voor de Verenigde Staten steeg met 1,6 procent per decennium. In het middenwesten, echter, het steeg met ongeveer 2,1 procent per decennium, en de winterneerslag nam met 3,7 procent per decennium toe. Ongeveer de helft van deze groei werd veroorzaakt door frequentere stormen, en de andere helft kan worden toegeschreven aan een toename van de intensiteit van de stormen.

Ik heb ook regionale klimaatmodellen met hoge resolutie gebruikt om toekomstige klimaatverandering in het Midwesten voor de periode 2040-2070 in vergelijking met 1970-2000 te simuleren. In deze studie ontdekte ik dat de gemiddelde neerslag in de regio tegen het midden van de eeuw waarschijnlijk met 8 procent zal toenemen, en de winterneerslag zal waarschijnlijk met maar liefst 12 procent toenemen. Het noordelijke deel van de regio zou een nog grotere toename kunnen zien, waarschijnlijk als gevolg van grotere verdamping van de Grote Meren als gevolg van hogere temperaturen en minder ijsbedekking in de winter als de regio opwarmt.

Stormachtiger weer

Met meer vocht in de atmosfeer, stormsystemen zullen waarschijnlijk zwaardere regenval veroorzaken. Verbeterd vocht in de atmosfeer verhoogt ook latente warmte - warmte die vrijkomt door waterdamp als het condenseert tot vloeistofdruppels in de lucht. Deze warmte levert meer energie om de intensiteit van stormen te vergroten.

Deze factoren betekenen dat klimaatverandering waarschijnlijk zal leiden tot een onevenredige toename van zware neerslag in het Midwesten, een trend die al zichtbaar is als we kijken naar historische klimaatgegevens. Van 1951 tot 2013 uit mijn onderzoek bleek dat lichte en matige neerslag in het middenwesten met ongeveer 1 procent per decennium toenam, terwijl zware neerslag met 4,4 procent per decennium toenam.

De gemiddelde neerslag in de regio zal tegen het midden van de eeuw naar verwachting met ongeveer 8 procent toenemen, maar zware stormen - van een omvang die slechts eens in de 25 jaar voorkomt - zullen naar verwachting met 20 procent toenemen.

Vaker overstromingen

Al deze veranderingen zullen de hydrologie van overstromingen aanzienlijk veranderen. Uit een onderzoek uit 2015 waarin de afvoergegevens van 774 U.S. Geological Survey-stroommeetstations in het Midwesten van 1962 tot 2011 werden onderzocht, bleek dat 34 procent van de stations een significante toename in de frequentie van overstromingen liet zien. De meest uitgesproken stijging deed zich voor in de lente voor overstromingen in verband met smeltende sneeuw, regen die op bevroren grond valt en regen-op-sneeuw evenementen. Naast de toenemende neerslag, deze analyse toonde aan dat het eerder smelten van sneeuw en veranderingen in de regen-tot-sneeuwverhouding veroorzaakt door hogere temperaturen ook de sterke toename van de voorjaarsoverstromingen in het Midwesten veroorzaken.

Een andere studie voorspelde verschuivingen in overstromingen als gevolg van klimaatverandering en berekende hoe vaak een gemiddelde 20e-eeuwse 100-jarige overstroming - dat wil zeggen, groot genoeg om in een bepaald jaar slechts een kans van 1 procent te hebben, of eens in de eeuw – zal waarschijnlijk terugkeren in de 21e eeuw. Voor het grootste deel van het Midwesten, de auteurs schatten dat de kans op dergelijke overstromingen in de 21e eeuw waarschijnlijk zal verdubbelen, zodat kan worden verwacht dat wat ooit een overstroming van 100 jaar was, gemiddeld om de 50 jaar zal plaatsvinden.

Een derde studie, gepubliceerd in 2016, onderzocht hoe klimaatverandering de stroming in het noordoosten en middenwesten zou kunnen veranderen. De omvang en timing van de stroming kan van invloed zijn op de watervoorziening en kwaliteit, infrastructuursystemen en het waterleven. Uit dit onderzoek bleek dat in de loop van deze eeuw, gemiddelde 100-jarige driedaagse piekstroomniveaus zouden waarschijnlijk met 10 tot 20 procent toenemen voor de regio Midwest.

In de tussentijd, mensen in Nebraska, Iowa, Wisconsin, Minnesota en South Dakota getroffen door de meest recente storm beoordelen de schade. NOAA voorspelde eerder deze maand dat de historische overstromingen dit voorjaar zullen worden gevolgd door meer regen en overstromingen. Het huidige overstromingswater zal naar verwachting nog maanden aanhouden.

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