Elk jaar de wereld rond, extreme neerslaggebeurtenissen veroorzaken catastrofale overstromingen die leiden tot tragisch verlies van mensenlevens en kostbare schade aan infrastructuur en eigendommen. Echter, verschillende weersystemen kunnen deze extreme gebeurtenissen veroorzaken, dus een gedetailleerd begrip van de atmosferische processen die tot hun vorming leiden, is cruciaal.

Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, een globale analyse onthult dat twee met elkaar verweven atmosferische processen de vorming van vele grootschalige extreme neerslaggebeurtenissen over de hele wereld stimuleren, vooral in droge subtropische gebieden waar ze catastrofale overstromingen kunnen veroorzaken, zoals gebeurde in maart 2015 in de Atacama-woestijn.

Eerder onderzoek naar extreme neerslaggebeurtenissen was vooral gericht op natte gebieden, waar cyclonen doorgaans verantwoordelijk zijn voor deze gebeurtenissen, terwijl droge subtropische gebieden minder zijn bestudeerd. Echter, het zijn juist deze droge subtropische gebieden, inclusief woestijnen, "waar deze mysterieuze gebeurtenissen het minst worden verwacht, maar kan verwoestende gevolgen hebben, " zegt Andries-Jan de Vries, een atmosferische wetenschapper aan de ETH Zürich en het Max Planck Instituut voor Chemie in Mainz, Duitsland, die de nieuwe studie heeft geschreven.

De resultaten, gepubliceerd in het tijdschrift European Geosciences Union (EGU) Weer- en klimaatdynamiek , ons begrip te verbeteren van atmosferische processen en weersystemen die leiden tot extreme neerslaggebeurtenissen. Dit, beurtelings, kan helpen om de prognoses te verbeteren, misschien leidend tot de ontwikkeling van systemen voor vroegtijdige waarschuwing die levens kunnen redden.

De resultaten kunnen ook ons ​​begrip verbeteren van hoe deze extreme gebeurtenissen zullen reageren op klimaatverandering. De intensiteit en frequentie van deze zware regenval is de afgelopen decennia toegenomen, en de trend zal naar verwachting doorzetten onder de opwarming van de aarde.

Brekende golven en vochttransport

Deze studie benadrukt de rol van twee atmosferische processen bij de vorming van extreme neerslaggebeurtenissen:het breken van Rossby-golven en intens vochttransport.

Rossby zwaait, ook wel planetaire golven genoemd omdat ze ontstaan ​​door de rotatie van de aarde, zijn golven in de oceaan en de atmosfeer die voor het eerst werden ontdekt in de jaren dertig door Carl Rossby. In de atmosfeer, Rossby-golven bepalen in grote mate het weer in regio's met een gemiddelde breedtegraad. Door niet-lineaire processen, Rossby-golven kunnen versterken en uiteindelijk breken (vergelijkbaar met oceaangolven die aan land bewegen).

Intens vochttransport verwijst naar grote massa's waterdamp die horizontaal in de atmosfeer bewegen. Het proces is in verband gebracht met extreme neerslag en overstromingen, vaak langs de westelijke kusten van continenten. Wanneer het vochttransport zich voordoet in een langwerpige structuur die lengtes van enkele duizenden kilometers bereikt, het is beter bekend als een 'atmosferische rivier'.

"Als Rossby-golven versterken en breken, koude luchtmassa's dringen binnen van hoge breedtegraden naar lagere breedtegraden, en vice versa, De Vries zegt. "Dit atmosferische proces kan een intens vochttransport stimuleren, de troposfeer destabiliseren, en luchtmassa's dwingen op te stijgen, die samen de vorming van extreme neerslag bevorderen."

Een belangrijke bevinding van het onderzoek is dat de ernst van de extreme neerslag sterk wordt beïnvloed door de kenmerken van de twee atmosferische processen. "Hoe sterker de brekende golf en hoe intenser het vochttransport, hoe groter de neerslaghoeveelheden, ', zegt De Vries.

Extreme neerslag en catastrofale overstromingen

De Vries analyseerde dagelijkse extreme neerslaggebeurtenissen die tussen 1979 en 2018 over de hele wereld plaatsvonden. De analyse was gericht op gebeurtenissen op grotere schaal en hield geen rekening met zeer lokale, kortdurende zware regenval. die meestal worden veroorzaakt door enkele onweersbuien.

Hij ontdekte dat het breken van de Rossby-golf meer dan 90 procent van de extreme neerslaggebeurtenissen boven centraal Noord-Amerika en de Middellandse Zee kan verklaren. Boven kustgebieden, echter, meer dan 95 procent van de extreme neerslaggebeurtenissen werd veroorzaakt door intens vochttransport, wat consistent is met de bevindingen van eerdere studies over atmosferische rivieren.

Een van de meest interessante bevindingen was de ontdekking van locaties waar de twee processen samen de extreme gebeurtenissen aandrijven. "Belangrijk, het gecombineerde optreden van deze twee atmosferische processen kan tot 70 procent van de extreme neerslaggebeurtenissen verklaren in regio's waar men ze het minst zou verwachten - de droge subtropen, De Vries zegt. Brekende golven die vanaf de gemiddelde breedtegraden ongewoon ver naar de evenaar reiken, kunnen vocht uit de vochtige tropen naar de droge subtropen trekken, die de zware regenval voedt.

De studie toonde verder aan dat de gecombineerde processen een sleutelrol speelden in 12 historische extreme neerslaggebeurtenissen die resulteerden in catastrofale overstromingen, duizenden doden en gewonden, miljarden dollars aan schade, en aanhoudende sociaaleconomische gevolgen die veel langer duren dan de overstroming. Deze overstromingen omvatten de Natal, Zuid-Afrika, overstromingen van september 1987; de overstromingen in de Alpen in oktober 2000; de Uttarakhand, Indië, overstromingen in juni 2013; de overstromingen in Colorado van september 2013; en de overstromingen van de Atacama-woestijn in maart 2015.