Het begrijpen van wolkenpatronen in ons veranderende klimaat is essentieel voor het maken van nauwkeurige voorspellingen over hun impact op de samenleving en de natuur. Wetenschappers van het Institute of Science and Technology Austria (ISTA) en het Max-Planck-Instituut voor Meteorologie publiceerden een onderzoek in het tijdschrift Science Advances dat gebruik maakt van een mondiaal klimaatmodel met hoge resolutie om te begrijpen hoe de clustering van wolken en stormen de extreme regenval in de tropen beïnvloedt. Ze laten zien dat bij stijgende temperaturen de ernst van extreme neerslaggebeurtenissen toeneemt.

Extreme regenval is een van de meest schadelijke natuurrampen die mensenlevens kost en miljarden schade veroorzaakt. Hun frequentie is de afgelopen jaren toegenomen als gevolg van het opwarmende klimaat.

Wetenschappers gebruiken al tientallen jaren computermodellen van het klimaat op aarde om de mechanismen achter deze gebeurtenissen beter te begrijpen en toekomstige trends te voorspellen.

In de nieuwe Wetenschappelijke vooruitgang In een studie gebruikte een team van onderzoekers van het Institute of Science and Technology Austria (ISTA) en het Max-Planck-Instituut voor Meteorologie (MPI-M) onder leiding van ISTA-postdoc Jiawei Bao een nieuw, state-of-the-art klimaatmodel om bestuderen hoe wolken- en stormclusters extreme regenval beïnvloeden, vooral in de tropen, in meer detail dan voorheen mogelijk was.

"Dit nieuwe type model met een veel fijnere resolutie toonde aan dat, met een warmer klimaat, extreme regenval in de tropen meer in hevigheid toeneemt dan op basis van de theorie werd verwacht, omdat de wolken meer geclusterd zijn", zegt Bao, die dit project oorspronkelijk startte tijdens zijn vorige postdocpositie bij het MPI-M, legt uit.

‘We kunnen zien dat wanneer de wolken meer geclusterd zijn, het langer regent, waardoor de totale hoeveelheid neerslag toeneemt. We ontdekten ook dat meer extreme regen in gebieden met veel neerslag plaatsvindt ten koste van de uitbreiding van droge gebieden – een verdere ontwikkeling verschuiving naar extreme weerpatronen. Dit komt door de manier waarop wolken en stormen samenklonteren, wat we nu konden simuleren met dit nieuwe klimaatmodel."

Dit nieuwe model, voor het eerst voorgesteld in 2019, simuleert het klimaat met een veel hogere resolutie dan de vorige. Eerdere modellen konden niet zo gedetailleerd rekening houden met wolken en stormen, waardoor een groot deel van de complexe dynamiek van de luchtbeweging die wolken creëert en deze samenvoegt om intensere stormen te vormen, werd gemist.

Terwijl het model de hele wereld in één keer simuleert, concentreerden de wetenschappers hun analyse op het gebied van de tropen rond de evenaar. Dit deden ze omdat de vorming van wolken en stormen daar anders werkt dan op andere breedtegraden.

Caroline Muller, assistent-professor bij ISTA, voegt hieraan toe:"Eerdere modellen hebben gezinspeeld op de invloed van wolkenclusters op extreme neerslag, maar konden niet de noodzakelijke gegevens leveren. In samenwerking met onze collega's Bjorn Stevens en Lukas Kluft van het Max Planck Instituut voor Meteorologie, onze bevindingen dragen bij aan de groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal waaruit blijkt dat wolkenvorming op kleinere schaal een cruciale impact heeft op de gevolgen van klimaatverandering."

Samenwerkingsmodellen

Onderzoekers over de hele wereld werken samen aan het creëren van meer gedetailleerde en realistische modellen van het klimaat in de wereld om de effecten van klimaatverandering te begrijpen.

Klimaatmodellen verdelen de atmosfeer van de aarde in driedimensionale brokken, elk met zijn eigen gegevens over temperatuur, druk, vochtigheid en nog veel meer fysieke eigenschappen. Vervolgens gebruiken ze fysieke vergelijkingen om te simuleren hoe deze brokken op elkaar inwerken en in de loop van de tijd veranderen om een ​​representatie van de echte wereld te creëren. Omdat rekenkracht en opslag niet onbeperkt zijn, moeten deze modellen vereenvoudigingen introduceren en wetenschappers werken er voortdurend aan om ze nauwkeuriger te maken.

Oudere generaties klimaatmodellen gebruiken brokken van ongeveer 100 kilometer horizontale lengte, wat nog steeds resulteert in tien- tot honderdduizenden exemplaren die de hele aardbol bestrijken. Door de vooruitgang op het gebied van algoritmen en supercomputers konden wetenschappers de resolutie van de modellen steeds verder verhogen.

"We gebruikten een klimaatmodel dat was ontwikkeld bij MPI-M en analyseerden de gegevens die werden gehost in het Duitse Climate Computing Center in Hamburg met een resolutie van slechts vijf kilometer, wat erg computationeel duur was", voegt Bao toe. "Al het klimaatonderzoek is een enorme gezamenlijke inspanning van honderden mensen die willen bijdragen aan ons begrip van de wereld en onze impact daarop."

Bao, die tijdens zijn Ph.D. voor het eerst geïnteresseerd raakte in klimaatonderzoek. aan de Universiteit van New South Wales, Australië, en die nu werkt als IST-BRIDGE postdoctoraal onderzoeker bij ISTA, wil zijn werk aan extreme neerslaggebeurtenissen voortzetten om meer bewijs te vinden voor de oorzaken en gevolgen ervan met behulp van aanvullende modellen.

Caroline Muller, die eerst wiskunde studeerde en daarna haar passie ontdekte voor onderzoeksvragen met een grotere impact op de praktijk, en haar onderzoeksgroep gebruiken klimaatmodellen om luchtconvectie en de vorming van wolken en stormen op verschillende schaalniveaus – tot aan tropische cyclonen – te bestuderen. de oorzaken ervan en de impact van klimaatverandering op de samenleving en de natuur beter begrijpen.

Meer informatie: Jiawei Bao, Intensivering van de dagelijkse tropische neerslagextremen door meer georganiseerde convectie, Wetenschappelijke vooruitgang (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj6801. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6801

Journaalinformatie: Wetenschappelijke vooruitgang

Aangeboden door Instituut voor Wetenschap en Technologie Oostenrijk