De rol die atmosferische waterdamp speelt bij het weer is complex en wordt niet duidelijk begrepen. Echter, Onderzoekers van de Universiteit van Arizona zijn begonnen de relatie tussen bodemvocht in de ochtend en regen in de middag onder verschillende atmosferische omstandigheden te ontrafelen in een nieuwe studie in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven .

"De heersende wijsheid over de relatie tussen bodemvocht en regenval is dat als je 's morgens nattere grond hebt, in de middag valt er meer regen, maar het is ingewikkelder dan dat, " zei hoofdauteur Josh Welty, een UArizona-promovendus bij de afdeling Hydrologie en Atmosferische Wetenschappen. "Op wereldwijde schaal, we zien bewijs dat je een grotere kans hebt op regen in de middag, zowel bij natte als droge bodemgesteldheid, afhankelijk van de luchtvochtigheid."

Het team, waaronder ook onderzoekers van het Desert Research Institute in Nevada en het Goddard Space Flight Center van NASA, gebruikte satellietobservaties van bodemvocht en middagregen op het noordelijk halfrond van de afgelopen vijf jaar. Het werk werd ondersteund door NASA en is gebaseerd op NASA-satellietgegevens van de Global Precipitation Measurement-missie en de Soil Moisture Active Passive-satelliet, evenals atmosferische vochtigheid en bewegingsgegevens van de Modern-Era Retrospective-analyse voor Research and Applications Version 2, of MERRA-2, model, waarin satellietwaarnemingen zijn verwerkt.

De onderzoekers ontdekten dat op dagen dat de wind weinig vocht in de lucht waait, middagneerslag is waarschijnlijker op nattere bodems of een hogere relatieve vochtigheid. Op dagen dat de wind veel luchtvochtigheid introduceert, middagregen is waarschijnlijker over drogere gronden of een lagere relatieve vochtigheid. Het team ontdekte ook dat voor beide aandoeningen, Het optreden van regen in de middag is waarschijnlijker bij een warmere bodem- of luchttemperatuur in de ochtend.

De onderzoekers concentreerden zich op dagen waarop er middagregen viel en merkten het verschil op tussen het aantal regendagen op een natter dan gemiddelde grond en het aantal regendagen op een drogere dan gemiddelde grond. Vervolgens groepeerden ze hun resultaten in drie categorieën:hoog, midden en laag luchtvochtigheid transport door wind.

Dit onderzoek bouwt voort op een studie uit 2018 die de rol van bodemvocht in de hoeveelheid regen in de middag in de zuidelijke Great Plains van Oklahoma identificeerde. De nieuwe bevindingen laten zien dat de relatie tussen bodemvocht, middagregen en atmosferische vochtigheid in Oklahoma is niet van toepassing op het hele noordelijk halfrond.

"Over de zuidelijke Great Plains, we ontdekten dat wanneer de wind minder vocht brengt, droge bodems gaan gepaard met een toename van de hoeveelheid regen; en wanneer de wind meer vocht brengt, natte bodems worden geassocieerd met een toename van de hoeveelheid regen. In de huidige studie, wij vinden dat, eigenlijk, in veel regio's, het tegenovergestelde geldt voor de kans op regen in de middag, ' zei Welty.

Het begrijpen van de rol van waterdamp bij het weer is belangrijk omdat de effecten ervan overal voelbaar zijn, volgens Welty's scriptieadviseur en co-auteur Xubin Zeng, Agnese N. Haury bijzonder leerstoel Milieu en directeur van het Climate Dynamics and Hydrometeorology Centre en de Land-Atmosphere-Ocean Interaction Group.

"Bijvoorbeeld, voor de zuidelijke Great Plains zijn er veel tornado-activiteiten omdat er waterdamp vanuit de Golf van Mexico naar binnen stroomt. Ook, aan de kust van Californië heb je het over zware overstromingen door atmosferische rivieren, " dit zijn gangen van geconcentreerde waterdamp die snel kunnen neerslaan als ze een bergketen raken, massale overstromingen veroorzaken, ' zei Zeng.

"Waterdamp die door de wind wordt aangevoerd, is een belangrijke bron om te begrijpen. In het verleden, mensen besteedden er niet genoeg aandacht aan bij het bestuderen van de invloed van landomstandigheden op regenval, hun resultaten mogelijk misleidend maken. Als we kijken naar de beweging van waterdamp door de wind, de resultaten worden robuuster, ' zei Zeng.

Het begrijpen van deze relatie is nog belangrijker omdat de opwarming van de aarde de patronen van atmosferisch vocht verandert, bodemvocht en meer. Dergelijke veranderingen hebben niet alleen gevolgen voor het weer en natuurrampen, maar ook over de landbouw, zei Zeng.

"De resultaten laten echt de complexiteit zien van de invloed van het land op het weer en het klimaat, " zei natuurwetenschapper en co-auteur Joe Santanello van NASA's Goddard Space Flight Center, die voorzitter is van de door NASA ondersteunde Local Land-Atmosphere Coupling-werkgroep om weer- en klimaatmodellen te verbeteren. "Als je de menselijke factor van irrigatie of landgebruik toevoegt die de droogte of vochtigheid van de bodem verandert, die we momenteel niet goed vertegenwoordigen in de modellen, we hebben mogelijk extra stroomafwaartse effecten op het weer en het klimaat die we niet hebben voorzien."

De volgende stap is om te beoordelen hoe deze relaties uitpakken in wereldwijde klimaat- en weersvoorspellingsmodellen.

"Onze bevindingen zijn observationeel, maar nu, we willen computermodellering gebruiken om ons te helpen begrijpen waarom drogere of nattere grond de kans op regenval zou kunnen vergroten, Zeng zei. "We weten dat het waar is, maar we weten niet kwantitatief waarom."