Het westen van de Verenigde Staten heeft het afgelopen decennium zulke intense droogtes meegemaakt dat technische beschrijvingen ontoereikend worden. Op veel plaatsen, omstandigheden schieten razendsnel voorbij "ernstige, " tot " extreem, ' tot 'uitzonderlijke droogte'.

De droogte van Four Corners in 2018 - gecentreerd op de kruising tussen Arizona, Utah, Colorado en New Mexico zetten de regio diep in het rood. Een abnormaal hete lente en zomer gaven aan dat klimaatverandering duidelijk aan het werk was, maar dat was ongeveer net zoveel als de meeste mensen op dat moment over de situatie konden zeggen.

Klimaatwetenschappers van de geografie-afdeling van UC Santa Barbara hebben nu gedestilleerd hoe sterk de door de mens veroorzaakte opwarming op die gebeurtenis had. Hun bevindingen verschijnen in de Bulletin van de American Meteorological Society 's jaarlijkse uitgave gewijd aan het uitleggen van extreme weersomstandigheden in het voorgaande jaar. Het team ontdekte dat 60 tot 80% van het verhoogde verdampingspotentieel van de regio alleen het gevolg was van door de mens veroorzaakte opwarming, wat een extra opwarming van 2 graden Celsius veroorzaakte.

"Ik was echt verbijsterd over het grote effect dat we vonden met slechts een opwarming van 2 graden, " zei Chris Funk, directeur van het Climate Hazards Center van de universiteit, een wetenschapper van de U.S. Geological Survey en een van de co-auteurs van de studie.

"De resultaten waren veel meer uitgesproken dan we hadden verwacht, " voegde hoofdauteur Emily Williams toe, promovendus bij de vakgroep Geografie. Haar werk richt zich op end-to-end attributie, die precies bepaalt hoeveel een specifieke natuurlijke gebeurtenis werd verergerd door klimaatverandering, en koppelt die veranderingen vervolgens aan zowel de bronnen van broeikasgassen als de effecten van opwarming op mensen en ecosystemen. Het is een uitdagende taak die geavanceerde klimaatmodellen vereist, uitgebreide databases en de ontwikkeling van opwindende nieuwe wetenschap.

Williams wilde bepalen in hoeverre de droogte in Four Corners werd verergerd door klimaatverandering. Om de taak beter beheersbaar te maken, ze beperkte de reikwijdte van haar onderzoek tot stijgende temperaturen. Williams heeft twee simulaties uitgevoerd op toonaangevende klimaatmodellen; de eerste berekende temperaturen onder het klimaatregime van vóór de industriële revolutie, terwijl de tweede dat onder stroom deed, door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Door de gemiddelden van de twee simulaties af te trekken, kreeg ze een temperatuurverschil dat ze kon toeschrijven aan door de mens veroorzaakte opwarming.

"We ontdekten dat vrijwel alles wat dit het warmste jaar ooit in die regio maakte, te wijten was aan klimaatverandering, " ze zei.

Met die kennis, Williams ging vervolgens op zoek naar de invloed van hogere temperaturen op de droogte. Voor deze, ze keek naar de lokale hydrologie - voornamelijk sneeuw en oppervlakte-afvoer - en agropastorale omstandigheden - omstandigheden die verband houden met het verbouwen van gewassen en het fokken van vee. Ze gebruikte de groenheid van de vegetatie om de agropastorale omstandigheden van de regio te beoordelen.

Warmere lucht kan meer vocht vasthouden dan koude lucht. Dus, als de temperatuur stijgt, de lucht wordt dorstiger, Willems uitgelegd. En dorstigere lucht kan meer vocht uit de grond zuigen.

Het verschil tussen de hoeveelheid water die de lucht kan opnemen en de hoeveelheid die het land kan leveren, is wat wetenschappers het dampdrukdeficit noemen. Wanneer het land meer kan leveren dan de lucht kan bevatten - zoals wanneer de luchttemperatuur daalt tot een laag pitje - krijg je condensatie, als de vroege ochtenddauw. Anderzijds, wanneer de lucht dorstiger is dan de hoeveelheid water die de grond kan leveren, het trekt vocht uit de aarde en droogt het uit. Warmere lucht boven droge grond zal dorstiger zijn, wat leidt tot een sneller bruin worden van velden en voer.

De wetenschappers gebruikten een statistisch model om groene vegetatie te relateren aan het dampdrukdeficit. Intuïtief, warmere temperaturen veroorzaken drogere omstandigheden, die de vegetatie bruin kleuren. En dat deed het. De resultaten gaven aan dat het landschap dat jaar zonder klimaatverandering ongeveer 20% groener zou zijn geweest. Deze bruinere vegetatie vertaalde zich in slechte oogsten en voer van lage kwaliteit; effecten in verband met meer dan $ 3 miljard aan economische verliezen, en verstoringen in het leven en levensonderhoud van honderdduizenden indianen die in reservaten in het gebied waren gevestigd.

Het team heeft ook gekeken in hoeverre de sneeuwlaag in de regio werd beïnvloed door de hogere temperaturen. Een robuust sneeuwpakket zorgt ervoor dat water tot laat in de zomer beschikbaar is omdat het langzaam wegsmelt. Hogere temperaturen beïnvloeden het sneeuwpakket op twee manieren:ze zorgen ervoor dat er meer neerslag valt als regen in plaats van als sneeuw, en ze laten sneeuw sneller en eerder in het jaar smelten, legde Shraddhanand Shukla uit, een geassocieerd onderzoeker in de afdeling aardrijkskunde en een andere co-auteur van het artikel.

De wetenschappers simuleerden sneeuwcondities in de regio met en zonder klimaatverandering, terwijl ze de totale neerslag constant hielden. Ze ontdekten dat de sneeuwlaag van maart 20% groter zou zijn geweest als er geen klimaatverandering was geweest, ook al was dit het laagste neerslagjaar ooit voor het gebied. Ze verwachten dat het effect in een natter jaar nog sterker zou zijn geweest.

Deze bevindingen zijn een conservatieve schatting van de invloed van klimaatverandering op de droogte, volgens Willems. Voor een, de studie hield alleen rekening met de impact die door de mens veroorzaakte opwarming had op de temperatuur. Klimaatverandering kan ook van invloed zijn geweest op de lage regenval in de regio.

Bovendien, er zijn sterke terugkoppelingscycli tussen de atmosfeer en het land, die de studie heeft weggelaten. Wanneer de lucht al het beschikbare vocht in de bodem opzuigt, verdamping kan de grond niet meer koelen. Het resultaat is een dramatische piek in de grondtemperatuur, wat de situatie verergert.

Echter, door de methodiek eenvoudig te houden, het team maakte de taak beter beheersbaar, de inzichten begrijpelijker en de techniek beter overdraagbaar. Ze zijn van plan de aanpak toe te passen op meer typische jaren in de Four Corners-regio, evenals voor regio's in Oost-Afrika die met soortgelijke nood te maken hebben.

De onderzoekers benadrukten de urgentie om deze systemen te begrijpen. "Dit is geen verwachte klimaatverandering, het is actueel, " zei Willems.

"Er zijn dingen die absoluut zeker zullen gebeuren als gevolg van klimaatverandering, "Zei Funk. "En een ding dat absoluut zeker is, is dat de verzadigingsdampdruk zal stijgen."

"En dit verhoogt in feite de intensiteit van zowel droogtes als overstromingen, " hij voegde toe.

Wanneer een regio als de Four Corners te maken krijgt met droogte, een warmer, dorstigere atmosfeer kan beperkt bodemvocht sneller afvoeren. Anderzijds, wanneer een vochtige regio, zoals Houston, een extreme regenval ervaart, de warme, natte wind die het voedt, kan meer water vasthouden, mogelijk catastrofale overstromingen veroorzaken.

"Het moment dat iedereen in de wereld dit begrijpt, is het moment dat we waarschijnlijk iets gaan doen aan klimaatverandering, ' zei Funk.