Eine wichtige Informationsquelle, die die bevorstehende nationale Klimabewertung untermauert, deutet darauf hin, dass starke Niederschlagstage, die Amerikaner historisch einmal in einem Jahrhundert erlebt haben, in Zukunft mehrmals im Leben erlebt werden könnten.
Wissenschaftler der Scripps Institution of Oceanography an der UC San Diego und des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) des Energieministeriums berichten, dass extrem intensive Tage mit Regen oder Schnee bis zum Ende dieses Jahrhunderts häufiger sein werden als bisher angenommen – so oft wie einmal alle 30 oder 40 Jahre im pazifischen Nordwesten und im Südosten der Vereinigten Staaten.
Die Schlussfolgerungen stammen aus der Analyse eines 30-Terabyte-Datensatzes, der Temperatur und Niederschlag in Größenordnungen modelliert, die ungefähr der Größe städtischer Postleitzahlen entsprechen: sechs Kilometer (3,9 Meilen). Die Forscher entwickelten den Datensatz namens Localized Constructed Analogs Version 2 (LOCA2), um Klimainformationen bereitzustellen, die für lokale Planer nützlich sind. Im Gegensatz dazu betrachten die meisten der bestehenden fortschrittlichen Klimamodelle Regionen, die zwischen 50 und 250 Kilometern (30 bis 400 Meilen) liegen.
„Mit diesem Datensatz sind wir in der Lage, die Auswirkungen tatsächlicher Wetteränderungen in den Vereinigten Staaten auf einer extrem detaillierten Ebene zu betrachten“, sagte Dan Feldman, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Berkeley Lab und Hauptforscher des Projekts. „Wir sehen, dass es in Zukunft wahrscheinlich viel mehr extremes Wetter geben wird – und indem wir uns die tatsächlichen Wettermuster ansehen, zeigen wir, dass Änderungen bei extremen Niederschlägen tatsächlich extremer sein werden als bisher angenommen. Landnutzungsmanager und -planer sollten dies tun Erwarten Sie mehr Extreme, aber die Lage ist wichtig.“
Der LOCA2-Datensatz aktualisiert eine ähnliche Analyse, die 2016 im Vorfeld des Fourth National Climate Assessment (NCA) durchgeführt wurde, das 2018 vom US Global Change Research Program veröffentlicht wurde. Die NCA soll die US-Regierung bei der Planung, Eindämmung und Anpassung an Klimaveränderungen unterstützen, die das Land betreffen werden. Die fünfte NCA wird voraussichtlich noch in diesem Jahr herausgegeben.
LOCA2-Projektionen decken die unteren 48 Bundesstaaten der Vereinigten Staaten, Südkanada und Nordmexiko ab. Der Datensatz stützt sich auf Wetterdaten aus mehr als 70 Jahren und enthält 27 aktualisierte Klimamodelle aus dem Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6), der neuesten Iteration einer internationalen Anstrengung zur Klimasimulation, die die „Kopplung“ natürlicher Systeme wie der Ozean und Atmosphäre, um zu verstehen, wie sie bei Klimaveränderungen zusammenarbeiten werden.
„Wir haben viel Mühe darauf verwendet, die Darstellung extrem nasser Tage zu verbessern, was wichtig ist, um sowohl die Wahrscheinlichkeit von Überschwemmungen als auch die Verfügbarkeit von Wasser für landwirtschaftliche, gewerbliche und private Zwecke zu verstehen“, sagte David Pierce, Wissenschaftler bei Scripps Oceanography und der Entwickler von LOCA und LOCA2.
Die LOCA2-Klimaprojektionen sind bis zum Ende des Jahrhunderts bis hinunter zum Tagesniveau und für drei verschiedene Treibhausgasemissionsszenarien verfügbar, die als SSPs oder Shared Socioeconomic Pathways bekannt sind. Die drei Szenarien sind ein mittleres Emissionsniveau, das etwas unter dem aktuellen Niveau liegt (SSP 245), ein mittelhohes (SSP 370) und ein hohes, bei dem die Emissionen stark zunehmen (SSP 585). Der Datensatz ist frei verfügbar für Planer und Entscheidungsträger.
Die Projektion bestätigt, was Klimawissenschaftler schon lange vorhergesagt haben: Zukünftige Wetterereignisse werden in einer sich erwärmenden Welt extremer werden. LOCA2 stellt fest, dass die stärksten Tage mit Regen und Schneefall in weiten Teilen Nordamerikas wahrscheinlich 20 bis 30 Prozent mehr Feuchtigkeit freisetzen werden als jetzt. Ein Großteil der erhöhten Niederschläge wird im Winter auftreten und möglicherweise Überschwemmungen in Regionen wie dem oberen Mittleren Westen und der Westküste verschlimmern.
„Das Gesamtbild ist klar: Es wird wärmer und feuchter“, sagte Feldman. „Diese Forschung übersetzt dieses Gesamtbild in praktischere Daten für die Infrastruktur- und Betriebsplanung. Mit diesem detaillierteren Blick auf die lokalen Auswirkungen können wir den lokalen Beamten dabei helfen, fundiertere Entscheidungen zu treffen, z zum Bau von Gebäuden oder Brücken oder zum Anpflanzen von Feldfrüchten oder Durchlässen.“
Der verbesserte Satz von LOCA2-Daten wurde erstellt, indem extreme Wetterereignisse in der Vergangenheit besser identifiziert und erhalten wurden und Modelle trainiert wurden, um Extreme in Simulationen der Zukunft genauer widerzuspiegeln.
„Wir haben eine herkulische Anstrengung an Personal und Computerzeit unternommen, um nicht nur eine Reihe von Zahlen zu produzieren, sondern auch lokale Projektionen zu erstellen, die relevant und nützlich sind“, sagte Feldman. „Wir tun dies, indem wir erkennen, wie Hitzewellen und Stürme auf lokaler Ebene aufgetreten sind und auftreten werden, und diese nach vorne projizieren.“
Saisonale und regionale Vorhersagen
Während die Daten auf lokaler Ebene variieren, fanden die Forscher gegen Ende des Jahrhunderts erhebliche Trends in dem von LOCA2 abgedeckten Gebiet.
Über die meisten Jahreszeiten hinweg wird ein großer Teil Nordamerikas ungefähr die gleiche oder weniger Anzahl von Tagen mit Niederschlag, ungefähr die gleiche oder weniger Anzahl von Tagen mit leichten und mittleren Niederschlagsmengen und eine große Zunahme der Anzahl von Tagen mit dem die extremsten Niederschläge (die obersten 1 Prozent und 0,1 Prozent der Stürme).
„Die Menschen werden stärker von den wirklich seltenen und extremsten Ereignissen betroffen sein, weil diese den größten Anstieg verzeichnen“, sagte Pierce, der Hauptautor des in der veröffentlichten Artikels über extreme Niederschläge Zeitschrift für Hydrometeorologie. „Der nasseste Tag, den Sie in fünf Jahren, 50 Jahren oder 500 Jahren erwarten würden – diese Extremereignisse werden wesentlich feuchter sein, und das ist ein wirklich großes Problem, da es Auswirkungen auf Überschwemmungen und Abflüsse hat.“
Südkanada und die meisten Vereinigten Staaten werden eine Zunahme extremer Niederschlagstage erleben, die hauptsächlich im Winter auftreten. Die feuchtesten Niederschlagstage werden um 20-30 Prozent zunehmen, je nach Emissionsszenario und wie extrem der Sturm ist.
Arizona, New Mexico und Nordmexiko können mit einer Zunahme extremer Niederschlagstage rechnen, die hauptsächlich im Herbst auftreten. Die nassesten Niederschlagstage nehmen um 10-30 Prozent zu, je nachdem welche Emissionsszenarien eintreten und wie extrem die Stürme sind. Während die Region insgesamt trockener wird, nimmt die Zahl der Tage mit extremen Niederschlagsereignissen immer noch zu, was bedeutet, dass der Niederschlag oft in größeren Stürmen fällt.
„Es ist ziemlich interessant, dass man im ganzen Land das gleiche Muster von weniger Tagen mit geringem und mittlerem Niederschlag und mehr Tagen mit extremen Niederschlägen sieht“, sagte Pierce. Die Kenntnis des sich ändernden Charakters von Niederschlägen und der Häufigkeit von Extremereignissen sei in zweierlei Hinsicht nützlich, fügte Pierce hinzu. „Eine ist für den Bau neuer Infrastrukturen in der Zukunft und eine für das Verständnis der Auswirkungen auf bereits vorhandene Einrichtungen.“
Mehr Informationen:
David W. Pierce et al, Zukünftige Zunahmen der extremen Niederschläge in Nordamerika in CMIP6, herunterskaliert mit LOCA, Zeitschrift für Hydrometeorologie (2023). DOI: 10.1175/JHM-D-22-0194.1