Californië en andere delen van het zuidwesten van de VS zullen mogelijk minder toekomstige winterneerslag te zien krijgen dan eerder werd voorspeld door klimaatmodellen. Na het onderzoeken van een hardnekkige fout in veelgebruikte modellen, onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory van het Department of Energy schatten dat Californië in de toekomst waarschijnlijk drogere winters zal ervaren dan door sommige klimaatmodellen wordt voorspeld, wat betekent dat bewoners mogelijk minder voorjaarsafvoer zien, hogere lentetemperaturen, en een verhoogd risico op natuurbranden in de komende jaren.

Aardwetenschapper Lu Dong, die de studie leidde samen met atmosferische wetenschapper Ruby Leung, presenteerde haar bevindingen op de herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union op dinsdag, 1 december en zal woensdag virtueel vragen beantwoorden, 16 december.

Als onvolmaakte simulaties van enorm complexe systemen, de huidige klimaatmodellen hebben vooroordelen en fouten. Wanneer nieuwe modelgeneraties worden verfijnd en steeds nauwkeuriger worden, sommige vooroordelen worden verminderd, terwijl andere blijven hangen. Een van die langlevende vooroordelen in veel modellen is de verkeerde voorstelling van een belangrijk circulatiekenmerk dat de intertropische convergentiezone wordt genoemd, algemeen bekend als de ITCZ.

De ITCZ ​​markeert een gebied net ten noorden van de evenaar van de aarde waar de noordoostelijke passaatwinden van het noordelijk halfrond botsen met de zuidoostelijke passaatwinden van het zuidelijk halfrond. Sterk zonlicht en warm water verwarmen hier de lucht, energie geven, samen met het vocht dat het vasthoudt, om omhoog te bewegen.

Als de lucht stijgt, het zet uit en koelt af. Condenserend vocht levert meer energie om onweersbuien met intense regenval te produceren. Vanuit de ruimte, men kan zelfs een dikke wolkenband zien, ononderbroken voor honderden mijlen terwijl ze zich door de regio voortbewegen.

"De ITCZ ​​produceert de sterkste, lange lijn van aanhoudende convectie in de wereld, "zei Dong. "Het kan de wereldwijde watercyclus en het klimaat over een groot deel van de aarde beïnvloeden, " inclusief, voegde ze eraan toe, Het klimaat van Californië.

Verdubbeling van de vooringenomenheid van klimaatmodellen

Veel klimaatmodellen geven ten onrechte een dubbele ITCZ ​​weer:twee banden verschijnen op beide halfronden in plaats van één, die onzekerheid in modelprojecties doordringt. Wetenschappers noemen dit de dubbele ITCZ-bias. Variaties in de wind- en druksystemen die de ITCZ ​​beïnvloeden, dragen bij aan die onzekerheid.

"Er is veel onzekerheid over de toekomstige neerslag in Californië, " zei Dong, die klimaatmodellen beschreef die een reeks wintervochtigheid in de staat voorspellen, gemiddeld over meerdere jaren, van hoge stijgingen tot kleine dalingen. "We willen weten waar deze onzekerheid vandaan komt, zodat we toekomstige veranderingen in neerslag beter kunnen voorspellen."

Om door het effect van de dubbele ITCZ-bias te kijken en nauwkeurigere projecties te maken, Dong en atmosferische wetenschapper Ruby Leung analyseerden gegevens van bijna 40 klimaatmodellen, het blootleggen van statistische en mechanistische verbanden tussen de bias en de output van de modellen. Het leeuwendeel van de modellen die ze analyseerden, voorspelde een verscherping van de seizoensgebonden neerslagcyclus in Californië, met nattere winters en drogere herfst- en lenteseizoenen.

Zacht, witte sneeuw ligt aan weerszijden van een Californische waterweg. Winterneerslag omvat meer dan alleen regen, omvattende sneeuwlaag in bergachtige gebieden en andere factoren die klimaatprocessen het hele jaar door beïnvloeden.

Minder water, meer vuur

Die ongedekte relaties, Dong zei, nu twijfels zaaien over schattingen van CMIP5-modellen die in de toekomst nattere winters voorspelden. Modellen opgezadeld met een grotere dubbele ITCZ-bias, het blijkt, hebben de neiging om de nattere winters in het zuidwesten van de VS te overdrijven. Ze onderschatten ook de drogere winters in het Middellandse-Zeegebied, die ook uitgesproken natte winters en droge zomers heeft, vergelijkbaar met Californië, onder opwarmingsscenario's.

Door te corrigeren voor de vertekening worden de winterneerslagprojecties teruggebracht tot een niveau dat ongeveer gelijk is aan de huidige winters in Californië, weinig verandering en geen toekomstige nattere winters. In het Middellandse-Zeegebied, zei Dong, de correctie betekent dat de winterdroging met 32 ​​procent wordt geïntensiveerd.

"Een belangrijke implicatie van dit werk, " zei Dong, "is dat een vermindering van de geschatte winterneerslag waarschijnlijk zal leiden tot een vermindering van de afvoer in het voorjaar en een stijging van de lentetemperatuur, en beide vergroten de kans op natuurbranden in Californië."

Leren van klimaatmodellen

Hoewel de focus van het onderzoek uitsluitend was beperkt tot winterse neerslag, zei Leung, de implicaties ervan reiken tot alle seizoenen.

"De implicaties gaan niet alleen over hoe nat dingen wel of niet zullen zijn, " zei Leung. "Als mensen denken aan neerslag, ze hebben de neiging om na te denken over hoeveel regen ze zullen krijgen. Maar neerslag heeft veel gevolgen, zoals sneeuw in bergachtige gebieden, bijvoorbeeld, en dat betekent dat alle veranderingen die we in de winterneerslag zien, gevolgen zullen hebben voor de lente of zelfs de zomer. De gevolgen zijn niet alleen van invloed op de winter; ze zullen het hele jaar door gevoeld worden."

De bevindingen voorspellen weinig goeds voor de landbouwproductie, aangezien meer dan een derde van de groenten van het land op Californische bodem wordt verbouwd, en twee derde van het fruit en de noten wordt geteeld op boerderijen in Californië, volgens het California Department of Food and Agriculture. Amandelen en druiven, twee bijzonder waterhongerige gewassen, behoorden tot de topproducerende goederen van de staat, samen goed voor een omzet van $ 11,5 miljard in 2019.

Meer dan 4 miljoen acres en bijna 10, 500 gebouwen verbrandden in het bosbrandseizoen van 2020 in de staat. Het vuurseizoen is langer geworden, volgens Cal Fire, waarin warmere lentetemperaturen worden genoemd als een van de redenen waarom bossen nu vatbaarder zijn voor bosbranden.

Dong en haar onderzoekspartners hopen dat de bevindingen de groepen voor het beheer van hulpbronnen beter zullen informeren terwijl ze zich voorbereiden op het komende bosbrandseizoen en plannen maken voor droger dan verwachte winters.

De dubbele ITCZ-bias is prominent aanwezig in alle CMIP5-klimaatmodellen, zei Leung, evenals CMIP6-modellen, de meest recente generatie, hoewel de laatste niet in dit werk werden beschouwd. "Als je naar het hele ensemble van modellen kijkt, " zei Leung, "Je ziet vrij gelijkaardige vooroordelen."