気候変動が天候をブロックするイベントをどのように拡大するか

気候変動は、気象妨害イベントを拡大する流体力学の専門家は、スケーリングの法則を発見しました。これは、ブロッキングイベントのサイズをジェットストリームの幅、緯度、強度に関連付ける数式であり、それらはすべて十分に研究され、測定されています。 (クレジット:P. Hassanzadeh / Rice)

「ブロッキングイベント」は、21st世紀で最も致命的な熱波のいくつかを生み出しました。 これらの失速した高圧気象システムは、気候変動のために増加するだろう、と研究は発見しています。

大気遮断イベントは、中緯度の高圧システムであり、数日または数週間もその場所に留まります。 いつ、どこで発生するかに応じて、ブロッキングイベントは干ばつまたは豪雨を引き起こし、 熱波 または冷たい呪文。 2003のフランスと2010のロシアでは、ブロッキングイベントにより致命的な熱波が発生しました。

2組の包括的な気候モデルシミュレーションからのデータを使用して、研究者は、北半球のブロッキングイベントの領域が、17% 人為的気候変動.

ブロックイベントは大きくなりますか?

ライス大学の機械工学および地球、環境、惑星科学の助教授であるペドラムハッサンザデーは、計算、数学、統計モデルを使用して、極端な気象現象から風力エネルギーまでの幅広い問題に関連する大気の流れを研究しています。

研究者は気候変動がブロッキングイベントにどのように影響するかを学ぶことにますます関心を寄せているが、ほとんどの研究は温室効果ガスの排出により大気が暖まるにつれてブロッキングイベントがより頻繁になるかどうかに焦点を当てていると彼は言う。

「過去の研究では、気候変動に伴ってブロッキングイベントが多かれ少なかれ発生するかどうかを見てきました」と彼は言います。 「誰も尋ねなかった問題は、これらのイベントのサイズが変わるかどうかです。

「ブロッキングイベントは大きいほど影響が大きいため、サイズは非常に重要です。 たとえば、高圧システムが大きくなると、より多くの人に影響を与えるより大きな熱波が発生し、より強い熱波が発生する可能性が高くなります。」

「非常にシンプルな結果」

RiceのBrown Engineering of Engineeringの機械工学の大学院生であるEbrahim Nabizadehは、2年前にこの質問に答えようとしました。 階層モデリングアプローチを使用して、彼は実際の大気よりもはるかに単純な大気乱流モデルの実験から始めました。

ブロッキングイベントの基本的なダイナミクスをキャプチャする単純なモデルにより、Nabizadehは多くの調査を行うことができました。 何らかのパラメーターをわずかに変更して、彼は数千のシミュレーションを実行しました。 その後、バッキンガム・パイ定理と呼ばれる強力な次元解析手法を使用しました。これは、流体の流れを伴う大規模で複雑なエンジニアリングシステムの設計によく使用され、データを解析します。

目標は、気候科学者がすでに研究および理解している変数を使用して、ブロッキングイベントのサイズを記述する数式であるスケーリング則を見つけることでした。 Nabizadehは、日々の天気パターンの大きさを予測するために開発されたスケーリング則から始めましたが、どの変数もイベントをブロックすることを予測するものではないことがわかりました。

彼の粘り強さは最終的に、ブロッキングイベントの領域を幅、緯度、 ジェット気流、すべてがよく研究され、測定されています。

「私は最近このことについて話しましたが、ある人が後に言って、「これは魔法です。これらの力が加わり、突然あなたは正しい答えを得ます」と言いました。 しかし、このエレガントでシンプルな結果を得るには、エブラヒムによる多くの作業が必要でした」と彼は言います。

数字を見つめる

ある時点で、Nabizadehは多くのシミュレーションからのデータを分析し、1ページごとの数字を含む比較を作成しました。

HassanzadehとNabizadehはライセンスを約1週間離しており、待っている間に結果を研究する十分な時間がありました。 「座る必要があり、何もする必要はありません」とハッサンザデーは言います。 「したがって、これらの数値を何時間もじっと見つめた後、これが正しいスケーリングであることに気付きました。」

また、単純なモデルの結果を、ますます複雑化する地球の天気と気候のモデルの出力と比較しました。 Nabizadehによれば、スケーリングの法則は、包括的な気候モデルのシミュレーションで、将来の冬のブロッキングイベントのサイズの変化を非常に正確に予測しました。

「まだ理解していない理由から、夏のイベントよりも冬のイベントのほうがパフォーマンスが良い」とNabizadeh氏は語る。 「私たちの結果は、将来の研究が夏のブロックのより良い理解に焦点を当てる必要があることを示唆しています。また、大きなブロッキングイベントが熱波のような極端な気象イベントのサイズ、大きさ、持続性にどのように影響する可能性があるかを示しています」

その他の共著者は、ローレンスバークレー国立研究所、カリフォルニア大学デイビス校、コロラド州立大学です。

この研究への支援は、NASA、国立アカデミー湾研究プログラム、エネルギー省、国立科学財団から提供されました。 NSFがサポートするXSEDEプロジェクトとライスの研究コンピューティングセンターは、ライスのケンケネディ情報技術研究所と共同でコンピューティングリソースを提供しました。

最初の研究

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