Wetenschappers die de opwarming van de aarde bestuderen, kunnen met vertrouwen toekomstige ruimtelijke patronen van opwarming projecteren. Echter, veranderingen en ruimtelijke patronen in neerslag zijn moeilijk te voorspellen. Maar nu biedt een onderzoek door onderzoekers van de Stony Brook University's School of Marine and Atmospheric Sciences (SoMAS) een nieuwe wiskundige methode om de fysieke oorzaken van toekomstige regionale neerslagveranderingen te begrijpen, wat een impact heeft op het milieu, klimaat en vele soorten menselijke activiteiten wereldwijd. De methode wordt beschreven in een paper dat zal worden gepubliceerd in Communicatie Aarde &Milieu.

Hoofdauteur Wengui Liang, een SoMAS-promovendus, en zijn Ph.D. adviseur Minghua Zhang, doctoraat, Voorname professor, gericht op het geografische gebied van Oost-Azië, waar de atmosferische processen met betrekking tot regen duidelijk kunnen worden geïllustreerd.

Met behulp van grootschalige simulaties van het Community Earth System Model en van het Coupled Model Intercomparison Project, Liang en Zhang gedetailleerde robuuste neerslagschaal met temperaturen in Oost-Azië. Ze bouwden hun theorie op de afwijking van neerslagveranderingen in de regio van iets dat de Clausius-Clapeyron-schaal van lokale thermodynamica wordt genoemd. Deze theorie verbindt robuuste kenmerken van klimaatverandering van een verzwakkende westelijke jet, steilere vochtgradiënt samen met de scheiding van dynamische en hydrologische amplitudes van atmosferische wervelingen (of werveling van atmosferische lucht) met de neerslagschaal.

Ze ontdekten dat de verzwakkende westenwinden als gevolg van de afnemende temperatuurgradiënt van pool naar evenaar, en de toenemende waterdampgradiënt van land naar oceaan als gevolg van de Clausius-Clapeyron-schaal, samen met de golfamplitudeveranderingen van het waterdampgehalte in atmosferische wervels, de afwijking van de regionale schaal van neerslag veroorzaken. Deze processen werken samen om de thermodynamische schaalsnelheid in de zomer te verminderen, maar die snelheid in de winter te handhaven - een projectie die een minder significante neerslagtoename in de zomer impliceert, maar een grotere toename van neerslag in de winter in Oost-Azië.

"Deze bevinding helpt ons te begrijpen waarom voorspellingen van regionale neerslag in de toekomst door verschillende modellen anders zijn, en zijn in sommige regio's betrouwbaarder dan in andere regio's, " zegt Zhang. "Deze resultaten kunnen door wetenschappers worden gebruikt om modelonzekerheden te verminderen en door ambtenaren om het gebruik van waterbronnen en infrastructuurbeheer te plannen."

De onderzoekers geloven dat hun methode in andere delen van de wereld kan worden gebruikt om ruimtelijke en seizoenspatronen van toekomstige neerslagveranderingen te onderzoeken.