In een nieuwe studie, wetenschappers van het National Center for Atmospheric Research (NCAR) laten zien dat de gemiddelde neerslag in maart, voor de komende tien jaar in West-Europa voorspelbaar is met behulp van een nieuwe methode. Het onderzoeksteam bracht ook een prognose uit voor de komende jaren.

"Door het jaar 2027, de voorspelling geeft aan dat we moeten verwachten, gemiddeld, nattere winterse omstandigheden in het VK en drogere omstandigheden in Portugal in vergelijking met de meest recente tienjaarsgemiddelden, " zei Stephen Yeager, een klimaatwetenschapper bij NCAR en co-auteur van het artikel.

Om deze voorspelling te doen, wetenschappers gebruikten een creatieve methodologie die simulaties van het vlaggenschipklimaatmodel van NCAR combineert met statistische technieken op basis van waarnemingen. Bij elkaar genomen, de aanpak - die werd gevalideerd met behulp van 'hindcasts' van omstandigheden in de afgelopen eeuw - levert een veel bekwamere voorspelling op dan alleen met het model of observaties zou kunnen worden gedaan.

"Geen van de methoden alleen kan alle elementen vastleggen die nodig zijn om een ​​voorspelling te doen, " zei NCAR-wetenschapper Isla Simpson, hoofdauteur van het onderzoek, verschijnen in het journaal Natuur Geowetenschappen . "Door meerdere technieken en datasets te combineren, we waren in staat om het plaatje compleet te maken."

De voorspellingen kunnen nuttig zijn voor resourcemanagers en planners, waaronder boeren en waterbeheerders, die afhankelijk zijn van neerslagvoorspellingen.

De voorspellingskloof opvullen

Naarmate de weersvoorspelling op korte termijn is verbeterd, mede dankzij de toename van rekenkracht en observatiegegevens, wetenschappers hebben hun aandacht gericht op voorspellingen op langere termijn, zoals het bepalen of een bepaalde regio waarschijnlijk gedurende een langere periode ongewoon nat of droog zal zijn. Deze langetermijnvoorspellingen variëren van seizoensgebonden tot jaren of zelfs decennia in de toekomst. Bij het werken aan deze tijdschalen, wetenschappers zoeken naar atmosferische circulatiepatronen die verbonden zijn met de oceaan omdat de oceaan veel langzamer verandert dan de atmosfeer.

Voor deze nieuwe studie wetenschappers wendden zich tot het NCAR-gebaseerde Community Earth System Model (CESM). Om het gebruik ervan te testen bij het maken van voorspellingen over de decennia, ze begonnen het model met behulp van oceaanomstandigheden die historische waarnemingen benaderen en keken vervolgens hoe goed het model overeenkwam met de werkelijkheid terwijl het tien jaar vooruit liep. Ze herhaalden dit voor elk jaar tussen 1954 en 2015, het creëren van een robuuste test voor wat wel en niet kan worden voorspeld op langere tijdschalen.

"De manier om een ​​voorspellingssysteem te testen is door terug te gaan in de tijd en voorspellingen te doen over het verleden, dan kijken of ze worden bevestigd door de waarnemingen die al zijn vastgelegd, " zei Simpson. "Als het model in staat is om de omstandigheden uit het verleden te gebruiken om klimaatgebeurtenissen die al hebben plaatsgevonden nauwkeurig te voorspellen, dan is er vertrouwen dat het model klimaatpatronen in de toekomst vakkundig kan voorspellen."

Het onderzoek toonde aan dat CESM bijzonder bedreven was in het voorspellen van de temperatuur van het zeeoppervlak in de Noord-Atlantische Oceaan. Wetenschappers weten dat de temperatuur van het zeeoppervlak een belangrijke factor is die bepaalde weers- en klimaatverschijnselen beïnvloedt, zoals tropische cyclonen en seizoensgebonden klimaatveranderingen in verband met El Niño en La Niña. Yeagers werk met behulp van CESM had eerder ook aangetoond dat de temperatuur van het zeeoppervlak jaren van tevoren regenpatronen in de Afrikaanse Sahel kan beïnvloeden.

Het eerdere werk van Simpson had gesuggereerd dat de oppervlaktetemperaturen van de Noord-Atlantische Oceaan ook de atmosferische circulatiepatronen over de Atlantische Oceaan beïnvloeden, die vervolgens het weer in West-Europa beïnvloedt. Haar studie in 2018 wees uit dat warmere zeewatertemperaturen in een regio die de subpolaire werveling van de Noord-Atlantische Oceaan wordt genoemd, geassocieerd zijn met een verzwakking van de westelijke straalstroom naar het westen van het VK en een versterking van de straalstroom naar het westen van Portugal, tijdens de late winter. Echter, CESM kan die circulatieveranderingen nog niet voorspellen.

"Er is nog veel dat we niet begrijpen over dat verband tussen het zeeoppervlak, jetstream, en neerslag, " zei Simpson. "Waarom is er zo'n sterke verbinding in West-Europa in de late winter, en waarom kunnen onze modellen het niet vastleggen?"

Hoewel het model mogelijk niet alle interacties tussen de oceaan en de atmosfeer vastlegt die van invloed zijn op de late winterregen en -sneeuw, in deze nieuwe studie zouden de wetenschappers het model nog steeds kunnen gebruiken om de temperatuur van het zeeoppervlak voor het komende decennium te voorspellen. Vervolgens gebruikten ze wat bekend is over deze relatie in de echte wereld om een ​​statistische voorspelling te doen voor regen en sneeuw in West-Europa tot het jaar 2027.

"Als je deze twee stukjes informatie combineert - de voorspelde temperatuur van het zeeoppervlak en hun relatie met de jetstream afgeleid van waarnemingen - levert het een bekwame voorspelling op van de neerslag in deze regio's in maart, wat we nog niet eerder hebben kunnen doen, ' zei Yeager.

Dit onderzoek vertegenwoordigt een belangrijke stap in het overbruggen van de kloof tussen waarnemingen en seizoens- tot decenniumvoorspellingsmodellering, die nuttig kunnen zijn voor gemeenschappen die zich willen voorbereiden op veranderende weerstrends.

"Dit is precies het soort informatie dat we proberen te geven, "zei Yeager. "Er zijn mensen die zich zorgen maken of Portugal een decennium van droogte tegemoet gaat, of veel regen."