Wissenschaftler wissen, dass Urbanisierung und Bewässerung den Niederschlag erheblich beeinflussen können. Sie wissen jedoch nicht genau, wie sich diese Auswirkungen bei verschiedenen Regenarten unterscheiden. Forscher haben untersucht, wie sich großflächige Urbanisierung und Bewässerung in den Vereinigten Staaten auf die drei vorherrschenden Arten von Sommerniederschlägen in der Mittelatlantikregion auswirken. Dazu gehören das mesoskalige Konvektionssystem (MCS), die isolierte tiefe Konvektion (IDC) und der nicht konvektive Niederschlag (NC). MCS-Niederschläge stammen von großen Gewittersystemen.
IDC-Niederschläge entstehen durch vereinzelte Gewitter, die durch die Luftbewegung von der unteren in die obere Atmosphäre entstehen. NC-Niederschlag ist Regen, der nicht aus Gewittern resultiert und normalerweise weniger intensiv ist, aber länger anhält und einen gleichmäßigeren Niederschlag erzeugt. Die Forscher fanden heraus, dass die Urbanisierung alle drei Niederschlagsarten unterdrückt. Im Gegensatz dazu erhöht die Bewässerung den NC- und IDC-Niederschlag. Die Bewässerung hat vielfältige Auswirkungen auf die durch MCS erzeugten Niederschläge im mittleren Atlantik. Der spezifische Einfluss hängt davon ab, ob sich ein MCS lokal oder entfernt gebildet hat.
Die Forschungsergebnisse werden veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe.
Die gegensätzlichen Einflüsse großflächiger Bewässerung auf lokal und aus der Ferne ausgelöste MCS-Niederschläge verdeutlichen die Komplexität des Niederschlags. Die Ergebnisse zeigen auch, welche vielfältigen Auswirkungen Änderungen der Landnutzung und Landbedeckung auf den Niederschlag haben können. Abschließend unterstreicht diese Studie, wie wichtig es ist, die vielfältigen Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf den Niederschlag zu verstehen. In Regionen wie dem mittleren Atlantik tragen viele Regenarten zu Sommerniederschlägen bei. Dies bedeutet, dass Änderungen der Gesamtregenmenge und der Beiträge verschiedener Regenarten wichtige Auswirkungen auf die Wasserressourcen und deren Bewirtschaftung haben.
Die Forscher vom Pacific Northwest National Laboratory und dem Indian Institute of Technology – Madras führten konvektionsfähige regionale Modellsimulationen mit und ohne Urbanisierung oder Bewässerung durch. Mithilfe der Simulationen untersuchten sie, wie großflächige Urbanisierung und Bewässerung in den Vereinigten Staaten östlich der Rocky Mountains die Sommerniederschläge in der dicht besiedelten Mittelatlantikregion beeinflussen. Sie verwendeten einen Feature-Tracking-Algorithmus zur Klassifizierung von drei Niederschlagsarten (MCS, IDC und NC) und untersuchten die Auswirkungen großflächiger Urbanisierung und Bewässerung auf jede Regenart.
Das Team fand heraus, dass die Urbanisierung alle drei Arten von Niederschlägen in der Mittelatlantikregion unterdrückt, indem sie den Wasserdampf und die atmosphärische Instabilität verringert. Im Gegensatz dazu verstärkt die Bewässerung den IDC-, NC- und lokal initiierten MCS-Niederschlag. Die Bewässerung unterdrückt auch Niederschläge, die durch MCS in den Great Plains und im Mittleren Westen erzeugt werden, was zu widersprüchlichen Auswirkungen auf MCS-Niederschläge führt. Die Oberflächenkühlung aufgrund der Bewässerung führt zu einer Hochdruckanomalie auf Meereshöhe, die durch eine Tiefdruckanomalie auf mittlerer Höhe ausgeglichen wird. Die mittlere Druckanomalie schwächt dann den vorherrschenden mittleren Westwind über dem Mittleren Westen und der mittelatlantischen Region, was die Ostbewegung von MCS in Richtung der mittelatlantischen Region behindert.
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Jianfeng Li et al., Auswirkungen großflächiger Urbanisierung und Bewässerung auf Sommerniederschläge in der Mittelatlantikregion der Vereinigten Staaten, Geophysikalische Forschungsbriefe (2022). DOI: 10.1029/2022GL097845