Исследователь Земли Лу Донг, которая руководила исследованием вместе с ученым-атмосферником Руби Люнг, представила свои выводы на осеннем собрании Американского геофизического союза во вторник, декабря. 1 и ответит на вопросы виртуально в среду, декабрь.
16.
Как несовершенное моделирование чрезвычайно сложных систем, современные климатические модели имеют смещения и ошибки. Когда новые поколения моделей совершенствуются и становятся все более точными, некоторые смещения уменьшаются, а другие сохраняются. Одним из таких долгоживущих предубеждений во многих моделях является искажение важной особенности циркуляции, называемой зоной межтропической конвергенции, широко известной как ITCZ.
ITCZ отмечает область к северу от экватора Земли, где северо-восточные пассаты из северного полушария сталкиваются с юго-восточными пассатами из южного полушария. Сильный солнечный свет и теплая вода нагревают здесь воздух, заряжая его энергией вместе с удерживаемой им влагой, чтобы она двигалась вверх.
Когда воздух поднимается, он расширяется и охлаждается. Конденсация влаги дает больше энергии для возникновения гроз с интенсивными дождями.
Из космоса можно даже увидеть толстую полосу облаков, непрерывных на сотни миль, когда они движутся по региону.
«ITCZ производит самую сильную и длинную линию постоянной конвекции в мире», – сказал Донг. «Это может повлиять на глобальный круговорот воды и климат на большей части Земли», в том числе, добавила она, климат Калифорнии.
Удвоение предвзятости климатической модели
Многие климатические модели ошибочно изображают двойную ITCZ: две полосы появляются в обоих полушариях вместо одной, что вносит неопределенность в прогнозы модели. Ученые называют это смещением двойного ITCZ. Изменения в системах ветра и давления, которые влияют на ITCZ, добавляют к этой неопределенности.
«В отношении будущих осадков в Калифорнии существует большая неопределенность», – сказал Донг, описавший климатические модели, которые прогнозируют диапазон зимней влажности в штате, усредненной за несколько лет, от сильного увеличения до небольшого уменьшения. "Мы хотим знать, откуда взялась эта неопределенность, чтобы мы могли лучше прогнозировать будущие изменения в осадках."
Чтобы изучить эффект смещения двойного ITCZ и создать более точные прогнозы, Донг и ученый-атмосферник Руби Люнг проанализировали данные почти 40 климатических моделей, выявив статистические и механистические связи между смещением и результатами моделей. Львиная доля проанализированных ими моделей прогнозировала обострение сезонного цикла осадков в Калифорнии, в результате чего зимы стали более влажными, а осень и весна стали более сухими.
Мягкий белый снег лежит по обе стороны водного пути в Калифорнии. Зимние осадки включают не только дождь, но и снежный покров в горных районах, и другие факторы, влияющие на климатические процессы в течение года.
Меньше воды, больше огня
Эти выявленные взаимосвязи, сказал Донг, теперь ставят под сомнение оценки моделей CMIP5, которые прогнозируют более влажные зимы в будущем.
Оказывается, модели, обремененные большим смещением двойного ITCZ, имеют тенденцию преувеличивать U.S. Более влажные зимы Юго-запада.
Они также недооценивают более сухую зиму в Средиземноморском бассейне, который также имеет ярко выраженную влажную зиму и сухое лето, подобное Калифорнии, при сценариях потепления.
Корректировка смещения снижает прогнозы зимних осадков до уровня, примерно равного нынешним зимам в Калифорнии, с небольшими изменениями и отсутствием более влажных зим в будущем. В Средиземноморском бассейне, сказал Донг, поправка означает, что зимняя сушка будет усилена на 32 процента.
«Важным следствием этой работы, – сказал Донг, – является то, что сокращение предполагаемых зимних осадков, вероятно, будет означать сокращение весеннего стока и повышение весенней температуры, и оба эти фактора увеличивают вероятность возникновения лесных пожаров в Калифорнии."
Изучение климатических моделей
Хотя исследование было сосредоточено исключительно на зимних осадках, сказал Люнг, его значение распространяется на все времена года.
«Это подразумевает не только то, насколько влажными будут или не будут вещи», – сказал Люн. "Когда люди думают об осадках, они обычно думают о том, сколько дождя они получат. Но осадки имеют множество последствий, например, снежный покров в горных районах, а это означает, что любые изменения, которые мы наблюдаем в зимних осадках, будут иметь последующие последствия для весны или даже лета. Воздействие сказывается не только на зиме; они будут ощущаться в течение года."
Полученные данные не предвещают ничего хорошего для сельскохозяйственного производства, поскольку более одной трети овощей в стране выращивается на почве Калифорнии, а две трети фруктов и орехов выращиваются на фермах Калифорнии, по данным Департамента продовольствия и сельского хозяйства Калифорнии. Миндаль и виноград, две особенно водолюбивые культуры, были одними из основных производимых товаров штата, что в сумме принесло 11 долларов.5 миллиардов в 2019 году.
Во время сезона лесных пожаров 2020 года в штате сгорело более 4 миллионов акров и почти 10500 строений.
По словам Кэла Файра, сезон пожаров стал длиннее, и он считает, что более теплые весенние температуры являются одной из причин, по которым леса стали более уязвимыми для лесных пожаров.
Донг и ее партнеры по исследованиям надеются, что результаты будут лучше информированы группами по управлению ресурсами, поскольку они готовятся к приближающимся сезонам лесных пожаров и планируют более засушливые, чем ожидалось, зимы.
Смещение двойного ITCZ заметно во всех климатических моделях CMIP5, сказал Леунг, а также в моделях CMIP6 последнего поколения, хотя последние не рассматривались в этой работе. «Если вы посмотрите на весь ансамбль моделей, – сказал Люн, – вы увидите очень похожие предубеждения."
Это исследование финансировалось Отделом научных биологических и экологических исследований Министерства энергетики в рамках программной области «Региональное и глобальное моделирование и анализ».