2015in ensimmäinen lumimyrsky avaruudesta katsottuna. NOAA / NASA, CC BY

Ensi silmäyksellä kysytään, johtuuko ilmaston lämpeneminen enemmän lumesta kuin typerä kysymys, koska tietenkin, jos se lämpenee tarpeeksi, ei lunta ole. Tästä syystä ilmastonmuutoksen hävittäjät ovat käyttäneet viime lumen kaatopaikkoja kyseenalaistaa ihmisen vaikutuksista lämpenevässä ilmapiirissä. Silti he eivät voineet olla väärässä.

Yhteyden ymmärtämiseksi meidän on tarkasteltava, mitkä olosuhteet tekevät raskaimmista lumisateista. Sitten voimme tarkastella, miten ilmastonmuutos vaikuttaa näihin olosuhteisiin, erityisesti ilmakehän lämpötiloihin ja valtameriin talvisin. Näiden tekijöiden selvittäminen osoittaa, että Pohjois-Amerikassa on suuremmat mahdollisuudet raskaisiin lumimyrskyihin, mutta lumikauden pituus on jo supistumassa ilmaston lämpenemisen vuoksi.

Goldilocks Lämpötilat

On sanonta, että se voi olla ”liian kylmä lunta”! Tietenkin tämä on myytti, mutta sillä on tosiasiallinen perusta, koska ilmakehän kylmäkuivattu, kun se on hyvin kylmä. Tämä johtuu siitä, että ilmakehän kosteuden määrä riippuu hyvin voimakkaasti lämpötilasta. Kylmissä olosuhteissa lumi koostuu todennäköisesti hyvin pienistä kiteistä ja joskus on erittäin kevyt ja pörröinen ja kuin ”timantti pöly”.

Sitä vastoin raskaimmat lumisateet esiintyvät, kun pintalämpötilat ovat noin 28 ° F - 32 ° F - juuri jäädytyspisteen alapuolella. Tietenkin, kun se saa paljon yli jäätymispisteen, lumi muuttuu sateeksi. Joten on olemassa "Goldilocks" -olosuhteet, jotka ovat juuri oikeassa, kun tuloksena on super lumimyrsky. Nämä olosuhteet ovat yhä todennäköisempiä talven puolivälissä ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen vuoksi.

Tämän ilmiön fysiikkaa ohjaa a peruslaki joka kertoo meille, että kosteuden enimmäismäärä ilmakehässä kasvaa eksponentiaalisesti lämpötilan kanssa - eli mitä lämpimämpi ilmapiiri, sitä enemmän kosteutta ilma voi pitää ja siten enemmän mahdollisuuksia sademiseen.

Useimmissa merenpinnan olosuhteissa on nyrkkisääntö, jonka mukaan ilmapiiri voi pitää 4% enemmän kosteutta Fahrenheitin lämpötilan nousua kohti. Joitakin komplikaatioita syntyy, kun jäävaihe tulee, mutta asetamme ne syrjään. Tämä merkitsee suurta eroa kosteudessa lämpötilaerojen välillä: 50 ° F (10 ° C) ilman pitoisuus on kaksinkertainen kuin 32 ° F (0 ° C) ja 14 ° F (-10 ° C) ) arvo on vain 24%, joka on 50 ° F: ssä.

Lisää kosteutta

Itse asiassa tämä suhde on olennaisen tärkeää miksi sataa (tai lumet).

Kun vesihöyryä sisältävä ilma on nostettu, se siirtyy pienempään paineeseen, laajenee ja jäähtyy. Jossain vaiheessa se ei voi enää pitää yhtä paljon kosteutta ja kosteus tiivistyy pilveksi ja muodostaa lopulta sateen tai lumen. Ilman nostaminen johtuu lähinnä myrskyistä, varsinkin lämpimillä rintamilla, koska lämmin ilma liikkuu kylmemmän ilman tai kylmien rintamien yli, koska kylmä ilma painaa lämpimämmän ilman alle.

Kaikissa myrskyissä tärkein sademäärä on kosteus, joka on jo ilmakehässä myrskyn alussa. Tämä kosteus, kuten vesihöyry, kerääntyy myrskyn tuuleen, tuodaan myrskyyn, väkevöidään ja saostetaan. Näin ollen, jos ympäristössä on enemmän kosteutta, sataa (tai lunta) kovemmin.

Miten tämä tapahtuu, kun lämpötilat ovat jäätyneet alle? Goldilocks-alueen lämpötilat välillä noin 28 ° F ja 32 ° F, joihin liittyy kosteutta, merkitsevät enemmän lunta: todellakin 32 ° F: n lumisade olisi vähintään kaksinkertainen kuin 14 ° F: ssä. Se voisi olla paljon enemmän, koska lämmin kostea ilmavaikutusilma voi myös edistää myrskyn tehostumista.

Tuoreet talvimyrskyt ja ilmastonmuutos

Trooppiset myrskyt talvella ja kehittyvät lämpötilan eroihin, jotka ovat suurimmat maanosien ja viereisten valtamerien välillä.

Talvella Pohjois-Amerikan kylmä kuiva ilma muodostaa jyrkän kontrastin suhteellisen lämpimälle kostealle ilmalle Gulf Streamin ja Pohjois-Atlantin yli. Kylmä etu johtaa eteläisen kylmän ilman puhkeamiseen, kun lämmin etuosa johtaa lämpimän kostean ilman suuntaan pohjoiseen, kun se nousee ylöspäin ja tuottaa sadetta myrskyn sisällä.

Ympäristö, jossa kaikki myrskynmuodot ovat nyt erilaiset kuin vain 30 tai 40 vuotta sitten ilmaston lämpenemisen vuoksi. Ilmakehän koostumuksen muutokset ihmisen toiminnasta ovat lisänneet hiilidioksidia ja muita lämmönkeruupitoisia kasvihuonekaasuja, ja hiilidioksiditaso nousee yli 40%: lla, lähinnä fossiilisten polttoaineiden polttamisesta.

Tuloksena on energian epätasapaino lämmittää planeettamme. Ja yli 90% lämmöstä on mennyt valtameriin. Korkeamman merenpinnan lisäksi - yli 2.5 tuumaa, koska 1993 - maailman merenpinnan lämpötilat (SST) ovat nousseet 1 ° F: llä noin 1970ista. 

Niinpä ilmaston lämpenemisen muisti on pääasiassa valtamerissä. Keskimäärin valtamerten yläpuolella oleva ilma on lämpimämpi kuin 1 ° F ja myrkyttää 5% ilmaston lämpenemisen jälkeen. Pohjois-Atlantilla lämpeneminen on lisääntynyt ja meren lämpötilat ovat yli 1970 ° F yli 2-1981-keskiarvon (joka sisältää ilmaston lämpenemisen komponentin) yli valtavan leveyden, joka ulottuu yli 2010-mailin Pohjois-Amerikan rannikolta. (katso kuva edellä). Osa tästä ylimääräisestä lämmöstä on voinut syntyä siitä, että Atlantilla ei ollut paljon hurrikaanitoimintaa viime kesänä.

Helmikuussa 5-6, 2010, tapahtui lumi "pommi" ja johti siihen, mitä tuolloin kutsuttiin nimellä "Snowmaggedon", jota useat konservatiiviset senaattorit käyttivät lämpenemistä ja Al Gore. Kuitenkin se oli talvi ja siellä oli runsaasti kylmää mannerilmaa. Oli myrsky oikeassa paikassa. Ja subtrooppisessa Atlantin valtameressä oli epätavallisen korkeita pintaveden lämpötiloja - jopa 3 ° F (1.5 ° C) normaalia korkeammalle - mikä johti siihen, että myrskyssä syötettiin poikkeuksellisia määriä kosteutta. Ja se johti poikkeuksellisiin lumimäärään Washington DC: n alueella.

NASA / NOAA

Aiemmin tänä vuonna, tammikuun 26-28in, 2015in, viimeisimmän talvimyrskyn, Juno, joillekin, alue oli hieman pohjoisempi. Kehittyvä myrsky oli aivan oikeassa asennossa, jotta se pääsi valtamaan kosteutta meren yli ja kehittyi, kun se koki maanosan ja suhteellisen lämmin meren välisen jyrkän kontrastin.

Yli kolme metriä lunta laski joillakin alueilla, lumimyrskyolosuhteet olivat kokeneet Uudessa Englannissa, ja raskaat meret ja eroosio tapahtuivat rannikkoalueilla yhdessä korkeamman merenpinnan kanssa, joka liittyi ilmaston lämpenemiseen.

Etenevä, ilmastonmuutos tarkoittaa talven keskellä, että lumipallot lisääntyvät, koska ilmakehä voi pitää 4% enemmän kosteutta jokaiselle 1 ° F: n lämpötilan nousulle. Niin kauan kuin se ei lämmetä jäätymisen yläpuolella, tuloksena on suurempi lumenpoisto.

Sitä vastoin talven alussa ja lopussa se lämpenee tarpeeksi sadetta, joten talven lumisade ei kasva. Pohjoisen pallonpuoliskon lumipeitteen havainnot osoittavat todellakin lievää nousua talven puolivälissä (joulukuu-helmikuu), mutta suuria häviöitä keväällä (ks. Yllä oleva lumipeite). Tämä on osa trendiä, jonka mukaan sademäärä on paljon raskaampaa Yhdysvalloissa (ks. kuva alla), erityisesti koillisosassa.

Yhdysvaltain kansallinen ilmaston arviointi

Toisin sanoen: onko lämpeneminen enemmän tai vähemmän sademäärä vaihtelee alueittain, mutta se muuttaa tasapainoa lumen ja sateen välillä. Niin kauan kuin se pysyy alle jäätymisen, lumen kaatopaikat ovat suurempia, mutta lumikausi kutistuu talven molemmissa päissä. Silloin satoi enemmän aikaa: hiihtäjät hyötyvät joillakin alueilla talven puolivälissä, mutta hiihtokausi on lyhyempi.

Koska myrskyn lisääntynyt kosteus voi myös palauttaa ja vahvistaa myrskyä, ylimääräinen lumi voi helposti tilata 10% tai enemmän ilmastonmuutoksen komponentti.

Katso myös:

Kevin Trenberth Trenberth, KE, 2011: Muutokset sademääräisissä ilmastonmuutoksissa. Ilmastotutkimus, 47, 123-138, doi: 10.3354 / cr00953. [PDF]

Vuonna 2010 on noussut jyrkästi yhden päivän sademäärät lokakuun ja maaliskuun välisenä aikana.

Kansallinen ilmaston arviointi tiedot sanovat samaa.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation.
Lue alkuperäinen artikkeli.

kirjailijasta

Kevin Trenberth on arvostettu vanhempi tutkija kansallisessa ilmakehän tutkimuskeskuksessa. Hän on ollut vahvasti mukana hallitustenvälisessä ilmastonmuutospaneelissa (ja jakanut Nobelin rauhanpalkinnon 2007issa) ja Maailman ilmaston tutkimusohjelman (WCRP). Hän johtaa tällä hetkellä WCRP: n mukaista Global Energy and Water Exchanges -ohjelmaa (GEWEX). Hänellä on yli 200-vertaisarvioituja artikkeleita ja 460-julkaisuja ja se on yksi geofysiikan parhaiten mainituista tiedemiehistä.

Tiedonanto: Kevin Trenberth saa rahoitusta energiaosastolta ja National Science Foundationilta.

Liittyvät kirjat:

at InnerSelf Market ja Amazon