Neue Studie legt verborgene Hintergrundgeschichte hinter der tödlichen Hitzewelle im pazifischen Nordwesten dar

Neue Studie legt verborgene Hintergrundgeschichte hinter der tödlichen Hitzewelle im pazifischen Nordwesten dar

Anomalien der Lufttemperatur in den kontinentalen Vereinigten Staaten und Kanada am 27. Juni 2021, als die Hitze zunahm und die Rekorde zu fallen begannen. Rote Bereiche sind Bereiche, in denen die Lufttemperaturen am selben Tag um mehr als 27 ° F über dem Durchschnitt lagen. Bildnachweis: NASA-Erdobservatorium

Letzten Sommer traf eine tödliche Hitzewelle den pazifischen Nordwesten, wodurch die Temperaturen um mehr als 30 Grad Fahrenheit über dem Normalwert anstiegen und mehr als tausend Menschen starben.

Eine neue Studie hat die Abfolge der Ereignisse aufgedeckt, die die Katastrophe ausgelöst haben, und liefert Informationen, die unser Verständnis der Hitzebildung auf dem nordamerikanischen Kontinent verbessern könnten.

Durch die Überprüfung großräumiger Wetterbedingungen und -formationen vor der vage von Chaleurentdeckten Wissenschaftler der University of Chicago, dass ein Zyklon einen „Antizyklon“ hervorbrachte, der sich zusammenschloss, um Wärme nahe der Oberfläche der Region zu erzeugen und dann einzufangen.

Der Bericht kann Aufschluss über die Wahrscheinlichkeit solcher extremer Hitzewellen in der Zukunft geben. Es dient auch als Proof of Concept für ein umfassendes Diagnoseset, das von UChicago Prof. Noboru Nakamura, um die Mechanismen hinter dem großräumigen atmosphärischen Wetter aufzuzeigen. Die Wissenschaftler hoffen, dass dieser Ansatz helfen kann, den Grund dafür zu finden Extremereignisse passieren, und um die Chancen zukünftiger Ereignisse besser zu verstehen.

Druckänderungen

Die Hitzewelle begann am 26. Juni 2021.

Frühere Rekordtemperaturen wurden nacheinander mit riesigen Spannen gebrochen. Straßenbahnkabel schmolzen in Portland, Oregon; Pflaster wölbte sich über die Region. Bevor es vorbei war, verband eine Stadt im kanadischen British Columbia das Death Valley mit der höchsten Temperatur, die jemals in Nordamerika gemessen wurde – 121 Grad Fahrenheit.

Aber die Bedingungen waren Wochen zuvor in Gang gesetzt worden. Unter Verwendung von Daten, die von Satelliten und am Boden gesammelt wurden, machten sich die Wissenschaftler von UChicago daran, die Abfolge der Ereignisse nachzubilden.

Sie fanden heraus, dass sich in der Woche zuvor ein Zyklon über dem Golf von Alaska gebildet hatte. Zyklone sind große, spiralförmige Systeme, die sich um ein Tiefdruckzentrum bilden. (Denken Sie an die Spiralwolken, die Sie bei Hurrikanen sehen.) Wenn sich Wolken aus Wasserdampf bilden, setzt der Prozess tatsächlich Wärme frei, die sich in der Atmosphäre angesammelt hat.

Dann, als sich der Zyklon langsam entfernte, löste er die Bildung eines Antizyklons im Osten aus – ein System, das sich langsam um ein Hochdruckzentrum anstatt um ein Tiefdruckzentrum dreht. Diese sind als “blockierende” Systeme bekannt, weil sie die normale Ostbewegung von Wettersystemen stören. Ein blockierendes Hochdruckgebiet wirkt wie eine Decke und fängt Wärme in einer Region ein.

Das Ergebnis war eine warme, stagnierende Luftsäule, die es der Oberflächenwärme erschwerte, wie gewohnt in die obere Atmosphäre zu entweichen.

Blockiersysteme sind bekannt dafür, Hitzewellen in den mittleren Breiten zu verursachen, erklärte Emily Neal, eine Studentin der Umweltwissenschaften an der UChicago und Erstautorin des Artikels. “Aber das war ein außerordentlich starkes Blocking-Event”, sagte Neal. „Unsere Analyse hat gezeigt, dass die Wärme der Luftsäule innerhalb des Blockiersystems zu den oberen 0,01 % aller Ereignisse auf dem gleichen Breitengrad im letzten halben Jahrhundert gehörte.“

Die Wissenschaftler hoffen auch, dass ihre Forschung dazu beitragen kann, Lücken in unserem Verständnis darüber zu schließen, wie und warum Hitzewellen entstehen. Sie stellten fest, dass die meisten Studien zu Hitzewellen Ereignisse auf dem europäischen Subkontinent untersucht haben, der seine eigene einzigartige Geographie und Meteorologie hat, die woanders möglicherweise nicht zutrifft.

Zum Beispiel sagte Neal: Bodenfeuchtigkeit gilt als Hauptakteur bei europäischen Hitzewellen. „Aber wir glauben nicht, dass das hier im Spiel war“, sagte sie. „Besonders in British Columbia, wo ein Großteil davon stattfindet, ist es eine sehr trockene Umgebung. Das bedeutet, dass wir möglicherweise einen anderen Mechanismus betrachten als in der allgemeinen Literatur.“

Neue Studie legt verborgene Hintergrundgeschichte hinter der tödlichen Hitzewelle im pazifischen Nordwesten dar

Am 24. Juni ist über dem Ostpazifik und dem Golf von Alaska ein schweres Wolkenband zu sehen, das mit einem außertropischen Wirbelsturm in Verbindung steht. Die in diesen Wolken freigesetzte Wärme gelangte am 29. Juni in die wolkenfreie Region über dem Westen Nordamerikas, wo sich ein blockierender Antizyklon bildete und die extreme Hitze verursachte. Quelle: Wettersatellit NOAA GOES17

Ein besserer Weg, die Zukunft zu projizieren

Die Detektivarbeit ist auch der erste Praxistest für ein von Prof. Nakamura, um die Mechanismen hinter großräumigen atmosphärischen Wetterereignissen aufzuzeigen.

Wenn Wissenschaftler Klimasimulationen durchführen, lassen sie ihr Modell in der Regel Zehn- und Hunderte von Jahren vorwärts laufen und sammeln Statistiken über die Häufigkeit und Intensität von Wetterereignissen. Dann ändern sie eine Variable, z. B. den Kohlendioxidgehalt, und führen die Simulation erneut aus, um zu sehen, wie sich die Statistiken ändern. Wenn Wissenschaftler diese Methode verwenden, um die durchschnittliche Oberflächentemperatur und den Niederschlag in der Zukunft vorherzusagen, stimmen die meisten Modelle tendenziell überein. Aber wenn sie versuchen, die Häufigkeit extremer Wetterereignisse vorherzusagen, konvergieren die Modelle nicht.

„Wenn Sie diese Modelle bitten, die Häufigkeit und Intensität zukünftiger Extremereignisse vorherzusagen, wie z. B. blockierende Hochdruckgebiete, sind die Antworten in der Regel überall auf der Karte zu finden“, sagte Nakamura.

„Dies liegt an der fundamentalen Natur der atmosphärischen Dynamik, die die Statistik auf komplexe Weise beeinflusst“, erklärte er. „Statistiken sind nützlich, um die Abfolge von Ereignissen zu katalogisieren und zu beschreiben, aber es ist viel schwieriger, sich über die Kausalität sicher zu sein, wenn Sie nur diesen Ansatz verwenden.“

Stattdessen sagte er: „Um die Kausalität wirklich auf den Punkt zu bringen, braucht man eine dynamische Theorie, damit man verstehen kann, warum es passiert.“

Zu diesem Zweck haben Nakamura und seine Gruppe das letzte Jahrzehnt damit verbracht, die Fluiddynamik und Hydrologie hinter großräumigen atmosphärischen Ereignissen auszuarbeiten und einen rigorosen Rahmen zu schaffen, der erklärt, wie Wettersysteme in mittleren Breiten funktionieren.

Diese Grundlagenarbeit ermöglichte es ihnen, die vom vorgelagerten Zyklon freigesetzte Wärme als Hauptursache der ungewöhnlich starken Hitzewelle im pazifischen Nordwesten zu identifizieren.

Nakamura sagte, das Framework könne den statistischen Ansatz ergänzen: „Dieses Tool kann uns helfen zu verstehen, wann Modelle nicht konvergieren, warum und welche Dinge behoben werden müssen.“

Dies ist besonders wichtig, da wir versuchen zu verstehen, wie sich der Klimawandel auf die Welt auswirken wird. Wissenschaftler befürchten, dass wir uns einem Wendepunkt in der Veränderung der Erdatmosphäre nähern oder uns bereits genähert haben, nach dem extreme Ereignisse viel wahrscheinlicher werden. Andere wissenschaftliche Studien haben geschätzt, dass das Ausmaß der Hitzewelle im pazifischen Nordwesten ohne „praktisch unmöglich“ war Klimawandel.

“Es gibt eine erhöhte Dringlichkeit und ein gesteigertes Interesse daran, die Aussichten für zukünftige Hitzewellen zu verstehen”, sagte Nakamura. „Wir freuen uns darauf, dieses Framework zu nutzen, um Daten sinnvoll zu zerlegen, um die wichtigen Prozesse und treibenden Kräfte hinter Ereignissen tatsächlich zu sehen.

„Da der in dieser Arbeit identifizierte Erwärmungsmechanismus die Kondensation von Wasserdampf zu Wolken beinhaltet, ist die Intensität der atmosphärischen Blockierung und Wärme Wellen werden in Zukunft wahrscheinlich zunehmen, da das sich erwärmende Klima mehr zulässt Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden sein”, sagte er.

Der andere Autor auf dem Papier, veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefewar Clare SY Huang, PhD.


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Mehr Informationen:
Emily Neal et al, The 2021 Pacific Northwest Heat Wave and Associated Blocking: Meteorology and the Role of an Upstream Cyclone as a Diabatic Source of Wave Activity, Geophysikalische Forschungsbriefe (2022). DOI: 10.1029/2021GL097699

Zur Verfügung gestellt von
Universität Chicago


Zitieren: Neue Studie legt verborgene Hintergrundgeschichte hinter der tödlichen Hitzewelle im pazifischen Nordwesten (2022, 13. Mai) dar, abgerufen am 13. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-hidden-backstory-deadly-pacific-northwest.html

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