В Калифорнии и других районах юго-запада США в будущем может выпасть меньше зимних осадков, чем ранее прогнозировалось климатическими моделями. После исследования постоянной ошибки в широко используемых моделях исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики подсчитали, что Калифорния, Вероятно, будет испытывать более сухие зимы в будущем, чем прогнозируется некоторыми климатическими моделями, а это означает, что жители могут видеть меньше весеннего стока, более высокие весенние температуры и повышенный риск лесных пожаров в ближайшие годы.

Ученый земли Лу Донг, который руководил исследованием вместе с ученым-атмосферистом Руби Люнг, представил свои результаты на осеннем заседании Американского геофизического союза во вторник, 1 декабря, и ответит на вопросы практически в среду, 16 декабря.

Будучи несовершенным моделированием чрезвычайно сложных систем, современные климатические модели имеют искажения и ошибки. Когда новые поколения моделей совершенствуются и становятся все более точными, некоторые предубеждения уменьшаются, в то время как другие остаются. Одним из таких долгоживущих смещений во многих моделях является искажение важной функции циркуляции, называемой зоной межтропической конвергенции, обычно 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 воздух здесь, заряжая его энергией вместе с влагой, которую он удерживает, чтобы двигаться вверх.

Когда воздух поднимается, он расширяется и охлаждается. Конденсация влаги дает больше энергии для образования гроз с интенсивными осадками. Из космоса можно даже увидеть густую полосу облаков, непрерывную на протяжении сотен миль, когда они движутся по региону.

"ITCZ производит самую сильную, длинную линию постоянной конвекции в мире", - сказал Донг. "Это может повлиять на глобальный водный цикл и климат на большей части Земли", - добавила она, включая климат Калифорнии.

Удвоение смещения климатической модели

Многие климатические модели ошибочно изображают двойной ITCZ: две полосы появляются в обоих полушариях вместо одной, что вносит неопределенность в проекции модели. Ученые называют это двойным уклоном ITCZ. Вариации в системах ветра и давления, которые влияют на ITCZ, добавляют этой неопределенности.

"Существует большая неопределенность в будущих осадках Калифорнии", - сказал Донг, который описал климатические модели, которые прогнозируют диапазон зимней влажности в штате, усредненный за несколько лет, от высокого увеличения до небольшого снижения. "Мы хотим знать, откуда берется эта неопределенность, чтобы лучше спрогнозировать будущие изменения в осадках."

Чтобы разобраться в эффекте двойного смещения ITCZ и создать более точные прогнозы, Донг и атмосферный ученый Руби Люн проанализировали данные почти 40 климатических моделей, обнаружив статистические и механистические связи между смещением и выходами моделей. Львиная доля моделей, которые они проанализировали, предсказывали обострение сезонного цикла осадков в Калифорнии, что привело к более влажной зиме и более сухим осенним и весенним сезонам.

Мягкий белый снег лежит по обе стороны Калифорнийского водного пути. Зимние осадки включают в себя больше, чем просто дождь, охватывающий снежный покров в горных районах и другие факторы, влияющие на климатические процессы в течение всего года.

Меньше воды, больше огня

Эти открытые взаимосвязи, по словам Донга, теперь ставят под сомнение оценки моделей CMIP5, которые предсказывали более влажные зимы в будущем. Оказывается, модели, обремененные большим двойным уклоном ITCZ, склонны преувеличивать более влажные зимы юго-запада США. Они также занижают более сухие зимы в Средиземноморском бассейне, который также характеризуется ярко выраженными влажными зимами и сухим летом, похожими на Калифорнию, при сценариях потепления климата.

Поправка на смещение уменьшает прогнозы зимних осадков до уровня, примерно равного нынешним зимам Калифорнии, что составляет небольшое изменение и отсутствие будущих более влажных зим. В Средиземноморском бассейне, сказал Донг, коррекция означает, что зимнее высыхание будет усилено 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 они увеличат вероятность возникновения лесных пожаров в Калифорнии."

Изучение климатических моделей

Хотя фокус исследования был ограничен исключительно зимними осадками, сказал Люн, его последствия распространяются на все сезоны.

"Последствия не только в том, насколько влажными будут вещи или нет", - сказал Люн. "Когда люди думают об осадках, они, как правило, думают о том, сколько дождя они получат. Но осадки имеют много последствий, как, например, снежный покров в горных районах, и это означает, что любые изменения, которые мы видим в зимних осадках, будут иметь последующие последствия для весеннего или даже летнего времени. Эти последствия сказываются не только на зиме, они будут ощущаться в течение всего года."

Полученные результаты не предвещают ничего хорошего для сельскохозяйственного производства, поскольку более трети овощей страны выращиваются на калифорнийской почве, а две трети фруктов и орехов выращиваются на калифорнийских фермах, по данным Калифорнийского департамента продовольствия и сельского хозяйства. Миндаль и виноград, две особенно жадные до воды культуры, входили в число основных сырьевых товаров штата, принося в общей сложности 11,5 миллиарда долларов в 2019 году.

В период лесных пожаров 2020 года в штате сгорело более 4 миллионов акров земли и почти 10 500 строений. Пожароопасный сезон стал длиннее, согласно Cal Fire, который ссылается на более теплые весенние температуры в качестве одной из причин того, что леса теперь более восприимчивы к лесным пожарам.

Донг и ее партнеры по исследованиям надеются, что полученные результаты будут лучше информировать группы по управлению ресурсами, когда они будут готовиться к наступающим сезонам лесных пожаров и планировать более сухие, чем ожидалось, зимы.

Двойное смещение ITCZ заметно во всех климатических моделях CMIP5, сказал Леунг, а также в моделях CMIP6, самом последнем поколении, хотя последние не рассматривались в этой работе. -Если вы посмотрите на весь ансамбль моделей, - сказал Люн, - вы увидите очень похожие предубеждения."

ИСТОЧНИК