Drie orkaanseizoenen op rij, stormen met recordbrekende regenval hebben catastrofale overstromingen veroorzaakt in het zuiden van de Verenigde Staten:Harvey in 2017, Florence in 2018 en Imelda in 2019.

Een nieuwe analyse door Princeton-onderzoekers verklaart waarom deze trend zich waarschijnlijk zal voortzetten met de opwarming van de aarde. Zowel het hogere vochtgehalte van warmere lucht als de toenemende windsnelheden van stormen spannen samen om nattere stormen te produceren, rapporteerden de onderzoekers in een studie die op 18 oktober in de Natuur Partnerdagboek Klimaat- en atmosferische wetenschap .

"Potentiële veranderingen in de frequentie van voorkomen en regenval door tropische cyclonen zijn grote zorgen voor overstromingsgevaar in de Verenigde Staten, vooral voor stedelijke regio's langs de Golf- en Atlantische kusten, " zei co-auteur James Smith, William en Edna Macaleer van Princeton, hoogleraar techniek en toegepaste wetenschappen. "Deze studie biedt een belangrijke stap in het begrijpen van het deel van het probleem met de neerslagsnelheid; het beeld is er een waarin veranderingen in extreme regenval zorgvuldig moeten worden onderzocht bij het beoordelen van overstromingsgevaar."

De resultaten helpen bij het oplossen van een puzzel die is voortgekomen uit recente klimaatmodelleringsstudies. Modellen voorspellen dat tegen het einde van de eeuw orkaan regenval zal toenemen tot twee keer zo snel als zou worden verwacht als gevolg van toenemend vocht door stijgende zee-oppervlaktetemperaturen alleen. Het Princeton-team wilde begrijpen wat andere krachten zouden kunnen bijdragen aan de nattere stormen.

"Een voorspelde toename die de eenvoudige theorie overschreed, gaf ons een beetje ongemak, omdat we onze voorspellingen alleen vertrouwen voor zover we ze kunnen begrijpen, en voor zover ze in observaties naar voren komen, " zei co-auteur Gabriel Vecchi, een professor in de geowetenschappen en het Princeton Environmental Institute.

De onderzoekers vermoedden dat wind een rol zou kunnen spelen. Klimaatmodellen voorspellen ook dat tropische stormwinden sterker zullen worden naarmate de temperatuur stijgt, en observationele studies hebben aangetoond dat stormen met sterkere wind de neiging hebben om meer regen te produceren. Vecchi en zijn collega's redeneerden dat een combinatie van hogere zeewatertemperaturen en sterkere stormen de voorspelde toename van de regenval zou kunnen verklaren.

Om deze hypothese te testen, hoofdonderzoeksauteur Maofeng Liu, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in civiele en milieutechniek, bedacht een aanpak om het effect van toenemende windsnelheden te isoleren:hij beschouwde de neerslagsnelheden van geprojecteerde stormen in afzonderlijke groepen op basis van hun windintensiteit.

Voor elk van de zes oceaanbekkens waar tropische cyclonen ontstaan, Liu groepeerde stormen op basis van hun maximale aanhoudende windsnelheden:tropische stormen, met wind tussen 39 en 73 mijl per uur; en orkanen in Saffir-Simpson categorieën 1 tot en met 5, met categorieën 4 en 5 gegroepeerd vanwege het kleinere aantal stormen op dit intensiteitsniveau.

Liu gebruikte deze resampling-methode om meer dan 4 te analyseren, 000 gesimuleerde stormen onder huidige en toekomstige klimaatomstandigheden. Uit de aanpak bleek dat binnen elke stormintensiteitscategorie, toename van de regenval met stijgende temperaturen kwam goed overeen met de toename per graad Celsius van opwarming die verwacht wordt volgens de klassieke thermodynamica (ongeveer 7%). Pas toen stormen van alle intensiteit werden gegroepeerd, leek de regenval groter te zijn dan wat zou worden verwacht als gevolg van alleen temperatuurstijgingen.

"We ontdekten dat niet alleen het vermogen van een storm om waterdamp vast te houden toenam door de opwarming van de aarde, " zei Liu, "maar ook dat de stormen sterker werden en bijdroegen tot hogere regenval."

Vecchi merkte op dat verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat de huidige kans op een storm als orkaan Harvey twee keer zo groot is vanwege de opwarming van de aarde. "Deze studie doet een uitspraak over de toekomst, " zei hij. "Maar we hebben deze convergentie, waar onze waarnemingen de toegenomen regenval beginnen te tonen die onze modellen al een tijdje voorspellen, en nu hebben we ook een duidelijk theoretisch begrip van waarom het zou moeten gebeuren."