Salzigere Meere bedeuten schwere Sommerregen für den Mittleren Westen der USA

Landwirte und Stadtverwalter im Mittleren Westen müssen wissen, wie stark Sommerregen sein werden, um Pflanzungen, Düngemittelausbringung und Hochwassermanagement zu planen, aber die Vorhersage von Extremregenereignissen ist schwierig, insbesondere Monate bis eine Saison im Voraus. Eine neue Studie, die heute in AGU’s veröffentlicht wurde Geophysikalische Forschungsbriefeberichtet, wie salzigere Ozeanoberflächen, die Tausende von Kilometern entfernt sind, überraschend gute Indikatoren für schwere Sommerregen sind.

Das saisonale Wetter im Mittleren Westen ist atmosphärisch mit dem Pazifischen und dem Atlantischen Ozean verbunden, wobei Windmuster zu verschiedenen Zeiten im Jahr Wärme und Feuchtigkeit in die Region liefern. Wissenschaftler verlassen sich seit langem auf die Meeresoberflächentemperaturen, um vorherzusagen, wie sich diese Windmuster verhalten und wie das Wetter Tausende von Kilometern vom Ozean entfernt sein wird.

Aber die Meeresoberflächentemperatur ist sehr variabel, besonders wenn die Ozeane warm sind, so dass Niederschlagsvorhersagen auf der Grundlage der Temperatur ein Hit-or-Miss sein können, was für Landwirte, die ihre Pflanzung mit dem Regen planen, nicht hilfreich ist. Das Hinzufügen von Daten über den Salzgehalt der Oberfläche verbessert die Vorhersagen für den gesamten saisonalen Niederschlag, indem Meteorologen erfahren, wie viel Wasser der Atmosphäre zugeführt wurde.

Wenn Wasser aus dem Ozean verdunstet, hinterlässt es sein Salz, sodass der Oberflächenozean etwas salziger wird. Diese Verdunstung wird durch großräumige atmosphärische Muster angetrieben, die mit dem Wetter über den kontinentalen USA verbunden sind, sodass die Salzigkeit als Indikator für die Menge an Feuchtigkeit dient, die von der Atmosphäre transportiert wird, und für Muster, in denen es regnen wird.

„Für diese saisonalen Wettermuster betrachten wir die Ozeane, weil sie weitaus mehr Wärme und Wasser speichern als die Atmosphäre“ und daher großräumige atmosphärische Muster antreiben, erklärte der Ozeanograph Raymond Schmitt vom Woods Hole Oceanographic Institute, ein Mitautor der neuen Studie .

Fernerkundung und schwimmende Sensoren liefern häufig aktualisierte Salzgehaltsdaten für weite Teile der Ozeane, sodass Schmitt und Kollegen Verbindungen zwischen Salzgehalt und Wettermustern herstellen können.

„Es stellt sich heraus, dass die Muster der Meeresoberflächentemperatur in Jahren mit extremen Niederschlägen einfach sehr unterschiedlich sind, mit unterschiedlichen Mustern jedes Jahr“, sagte Laifang Li, Klimawissenschaftler an der Pennsylvania State University und Hauptautor der Studie. „Der Salzgehalt ist zuverlässiger“, sagte sie, mit konsistenteren Mustern in Jahren mit extremen Niederschlägen.

Die neue Studie baut auf früheren Arbeiten zu Salzgehalt-basierten Vorhersagen auf, die Schmitt mit Li durchgeführt hat. Schmitt arbeitet bereits mit landwirtschaftlichen Lieferanten zusammen, um die auf dem Salzgehalt basierenden Vorhersagen zu verwenden, die er als hilfreich für die Beratung von Landwirten und als Verbesserung anderer Vorhersagen empfunden hat.

Sommerregen wahrnehmen

Die Studie verbessert insbesondere die Vorhersagen der Größenordnung für extreme Sommerregenereignisse im Mittleren Westen, die schwieriger genau vorherzusagen sind als die Gesamtniederschläge für eine Saison. Li verwendete Niederschlagsdaten aus dem Mittleren Westen von 1948 bis 2019 und verglich sie mit Temperatur- und Salzgehaltsaufzeichnungen der Meeresoberfläche in verschiedenen Teilen des Pazifiks und des Atlantiks im gleichen Zeitraum.

Li, Schmitt und Kollegen fanden heraus, dass durch die Einbeziehung des Salzgehalts der Meeresoberfläche im tropischen Pazifik und im subtropischen Nordatlantik im Frühjahr in Vorhersagemodelle ihre Vorhersagen für extreme Regenereignisse im Sommer um 92 % genauer waren als Vorhersagen auf der Grundlage der Meeresoberflächentemperatur allein für den Mittleren Westen. In der Praxis haben ihre Modelle, die den Salzgehalt verwenden, doppelt so viel Variabilität in der Menge extremer Regenfälle erfasst wie Modelle, die die Meeresoberflächentemperatur verwenden.

„Die Beziehung zwischen Meeresoberflächentemperaturen und tropischen Niederschlägen kann kompliziert sein, insbesondere wenn wir die Erwärmung der Ozeane berücksichtigen. Diese Studie legt nahe, dass es einen direkteren Zusammenhang zwischen dem Salzgehalt der Meeresoberfläche und den tropischen atmosphärischen Prozessen gibt, die das Wetter und Klima in Nordamerika beeinflussen“, sagte Nathaniel Johnson, ein Forschungsmeteorologe der NOAA, der nicht an der Studie beteiligt war. „Ich denke, es ist eine sehr provokative Idee, und ich mag die Idee des Salzgehalts der Meeresoberfläche als Stellvertreter für atmosphärische Prozesse in den Tropen, die wichtige Auswirkungen haben.“

Schwere Regenfälle und extreme Regenereignisse können den Mittleren Westen jedes Jahr Schäden und wirtschaftliche Verluste in Milliardenhöhe kosten. Die „Große Flut“ von 1993, die die Flüsse Mississippi und Missouri überschwemmte und Schmitts anfängliches Interesse am Salzgehalt als Prädiktor weckte, verursachte allein Schäden in Höhe von etwa 15 Milliarden US-Dollar. Diese Verluste hätten möglicherweise auf weniger als die Hälfte reduziert werden können, wenn die auf dem Salzgehalt basierenden Prädiktoren zur Vorhersage extremer Regenfälle für eine Saison im Voraus implementiert worden wären. Die genaue Vorhersage extremer Regenfälle könnte Energiemanagern auch dabei helfen, den Heizbedarf im Sommer abzuschätzen, da trockene Sommer eher heiß sind, und das Wasser in Wasserkraftsystemen zu verwalten, sagte Schmitt.