science >> Wetenschap >  >> Natuur

Waarom meer wolken minder regen kunnen betekenen in Australië

Een Northwest Cloudband op 12 januari 2010, van de MTSAT-satelliet. Afbeelding:MTSAT

Op een willekeurige dag in Australië, afhankelijk van waar je bent, je mag omhoog kijken - in de hoop dat die regenwolken in de lucht verschijnen, of ze weg te wensen.

Maar wat je misschien niet beseft, is de wolken waar je naar kijkt, kunnen deel uitmaken van een behoorlijk verbazingwekkend weersfenomeen.

De Northwest Cloudband is een enorme wolk die zich uitstrekt van de Oost-Indische Oceaan tot de zuidkust van Australië en die in het hele land voor wijdverbreide regenval kan zorgen.

Het is duizenden kilometers lang, strekt zich uit van tropisch Australië tot Tasmanië.

Soortgelijke systemen komen over de hele wereld voor en hebben verschillende namen:tropische indringers, tropisch-extratropische wolkenbanden en tropische pluimen. Maar de namen impliceren allemaal hetzelfde idee - de tropen die de hogere breedtegraden binnendringen en heel veel water met zich meebrengen.

Onze nieuwe studie toont aan dat extreme regenval in de winter vier keer meer kans is in Victoria tijdens een Northwest Cloudband-evenement en tot twaalf keer meer kans in het noordwesten van Australië.

En deze evenementen komen steeds vaker voor.

Waarom vormen zich wolkenbanden?

De oostelijke Indische Oceaan is de kwekerij van Northwest Cloudband.

Deze gigantische wolken beginnen hun leven als water dat verdampt van het warme oppervlak van de Indische Oceaan.

Aantal dagen met een Northwest Cloudband per jaar. Grafisch:Aangepast van Reid et al 2019

Deze verdamping wordt versterkt wanneer de zee-oppervlaktetemperaturen (SST's) warmer zijn in de noordoostelijke Indische Oceaan en koeler in de zuidoostelijke Indische Oceaan, omdat dit temperatuurverschil de lucht boven de oceaan onstabiel maakt.

De waterdamp stijgt door de onstabiele atmosfeer en vormt wolken. Maar om in het zuidoosten van Australië te komen, zonder al het water over de woestijn te laten regenen, de wolken moeten een expresrit maken.

En dit is waar de extratropen binnenkomen.

De extratropen worden doorgaans gedefinieerd als tussen 30 en 60 graden noorderbreedte, en het is in deze zone dat het weer wordt gedomineerd door hoge- en lagedruksystemen.

Een land van droogte en overstromende regens

Zuid-Australië is gevoelig voor deze tropische bezoekers wanneer er hogedruksystemen zijn boven het zuidwesten van West-Australië en Queensland, omdat dit de ideale luchtstroom voor Northwest Cloudbands creëert.

De zuidwestelijke hoogte stuwt koude lucht van de Zuidelijke Oceaan naar het noordwesten van Australië, terwijl de noordoostelijke hoogte warme en natte lucht van de Koraalzee naar het centrum van Australië trekt.

Wanneer de warme noordoostelijke lucht de koude zuidwestelijke lucht ontmoet, ze botsen en creëren een enorme zone van onstabiele stijgende lucht - perfect voor wolkenvorming.

De vochtige lucht en wolken die boven de Indische Oceaan begonnen, doorkruisen vervolgens ons hele continent via deze instabiliteitszone.

Conceptueel model van de Australische Winter Northwest Cloudband. Afbeelding:Reid et al 2019

Hoe weten we dat noordwestelijke wolkenbanden vaker voorkomen?

Wetenschappers waren vooral geïnteresseerd in Northwest Cloudbands in de jaren tachtig en negentig.

Het satelliettijdperk is misschien eind jaren zeventig begonnen met de lancering van de eerste geostationaire satellieten, maar ze werden nog maar net gebruikt om het weer te observeren - dus wetenschappers hadden eigenlijk maar een paar jaar aan bruikbare gegevens.

In deze vroege onderzoeken wetenschappers hebben handmatig Northwest Cloudbands geïdentificeerd door te kijken naar korrelige infraroodsatellietbeelden van wolken boven Australië.

Maar in de 21e eeuw interesse in de Northwest Cloudband nam af.

in 2016, terwijl hij samen met professor Ian Simmonds en Dr. Claire Vincent de oorzaken van Victoriaanse veranderende regenval onderzocht, we realiseerden ons dat een deel van de puzzel ontbrak.

We wisten dat Northwest Cloudbands regen veroorzaakte in Victoria, maar aangezien we alleen noordwestelijke cloudbandrecords hadden uit de jaren 80 en 90, we konden niet zeggen of recente veranderingen in Victoriaanse regenval enige relatie hadden met Northwest Cloudbands.

De eenvoudige oplossing was om ons eigen bijgewerkte record te maken met de hulp van collega-academie voor aardwetenschappen, dr. Andrew King, het ministerie van Milieu, Land, Water en planning Victoria en het Centre of Excellence for Climate Extremes van de Australian Research Council.

Het resultaat was een algoritme dat Northwest Cloudbands boven Australië identificeert op basis van satellietwaarnemingen van wolken.

In plaats van handmatig ongeveer 14 te zoeken, 000 afbeeldingen, het algoritme kijkt naar de wolk boven Australië op basis van snapshots die om de drie uur zijn gemaakt en test de vorm, plaats, continuïteit en omvang van de cloud om vast te stellen of er een Northwest Cloudband is.

Afwijkingen in de dagelijkse neerslag in de winter tijdens dagen in de noordwestelijke wolkband in millimeters. Afbeelding:Reid et al 2019

Ons onderzoek leverde een record op van Northwest Cloudbands van 1984 tot 2016; het langste waarnemingsrecord van Australische Northwest Cloudbands. Maar daar stopt het niet, naarmate er nieuwe satellietgegevens beschikbaar komen, we werken het record voortdurend bij.

belangrijk, dit 33 jaar oude record betekent dat we nu langetermijntrends kunnen waarnemen. En we ontdekten dat Northwest Cloudbands vaker voorkomen boven Australië met een snelheid van ongeveer één extra dag per jaar.

In feite, ze zijn bijna verdubbeld in frequentie en we weten niet echt waarom.

Er is een hele reeks mogelijke verklaringen die allemaal verder onderzoek behoeven:klimaatverandering, de uitbreiding van het tropische circulatiesysteem dat bekend staat als de Hadley-cel, aerosolen en verhoogde hogedruksystemen in het zuidwesten van West-Australië.

Wat is de impact van meer cloudbands?

Gezien de aanhoudende bezorgdheid over de gevolgen van droogte in Australië, het zou mooi zijn om aan te nemen dat een toename van de frequentie van deze wolkenbanden meer regen zou brengen.

Maar eigenlijk, het omgekeerde kan waar zijn.

We ontdekten dat terwijl de Northwest Cloudband de regenval over het noordwesten verhoogt, Midden- en Zuid-Australië (blauwe regio's in regenkaart), het wordt eigenlijk geassocieerd met een dagelijks neerslagtekort (bruine regio's op de regenkaart) boven Oost- en Zuidwest-Australië.

Dit betekent dat, niet intuïtief, meer wolkenbanden kunnen leiden tot minder regenval in bepaalde delen van Australië.

In feite, we proberen nu te begrijpen of de recente droogtes in New South Wales en Queensland verband houden met jaren met bovengemiddelde Northwest Cloudbands.

We beginnen te leren over de effecten van cloudbands, wat vooral belangrijk is voor het begrijpen van de regenvaltrends van Australië in het toekomstige klimaat.