Atmosferische rivieren verklaren ongewone El Niño- en La Niña-jaren
El Niño en La Niña zijn klimaatfenomenen die doorgaans samenhangen met nattere en drogere winterse omstandigheden in het zuidwesten van de Verenigde Staten. In 2023 bleek echter een La Niña-jaar extreem nat te zijn in het zuidwesten in plaats van droog.
Nieuw onderzoek van wetenschappers van het Scripps Institution of Oceanography aan de UC San Diego toont aan dat atmosferische rivieren de meeste atypische jaren van de El Niño-Zuidelijke Oscillatie (ENSO), zoals 2023, verklaren. Tijdens het La Niña-jaar 2023 ervoer Californië bijvoorbeeld een reeks van negen atmosferische rivieren, wat resulteerde in het tiende natste jaar in de staat ooit.
De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Climate Dynamics, laat zien dat atmosferische rivieren de invloed van El Niño en La Niña op de jaarlijkse neerslagtotalen in het Amerikaanse Westen kunnen overstijgen. Dit heeft belangrijke gevolgen voor waterbeheerders, die afhankelijk zijn van seizoensvoorspellingen op basis van El Niño en La Niña voor belangrijke planningsbeslissingen met betrekking tot reservoirs en waterverdeling.
Ondanks de alomtegenwoordige invloed van El Niño en La Niña op het mondiale klimaat, lijken atmosferische rivieren hun eigen pad te volgen. “Atmosferische rivieren dansen niet op de muziek van ENSO,” zei Alexander Gershunov, klimaatwetenschapper bij Scripps en co-auteur van de studie.
Terwijl ze hun eigen ritme volgen, zijn atmosferische rivieren essentieel voor de watervoorziening in Californië, goed voor gemiddeld tot 65% van de jaarlijkse neerslag in Noord-Californië en 40% in Zuid-Californië. Hun bijdrage varieert echter sterk van jaar tot jaar. In Zuid-Californië waren atmosferische rivieren goed voor slechts 5% in 1977 en maar liefst 71% in 1956.
“Atmosferische rivieren zijn de neerslagwildcards in het westen van de VS,” zei Rosa Luna-Niño, postdoctoraal onderzoeker bij Scripps en hoofdschrijver van de studie. “Een of twee atmosferische rivieren kunnen het tot een nat jaar maken, maar een zwakke seizoen van atmosferische rivieren kan het in een droog jaar veranderen. Dit betekent dat we El Niño en La Niña niet volledig kunnen vertrouwen voor nauwkeurige voorspellingen van waterjaren.”
Wetenschappers verwachten dat deze rivieren in de lucht steeds belangrijker zullen worden als bronnen van jaarlijkse neerslag in het westen van de VS onder de klimaatverandering, wat betekent dat de jaren van El Niño en La Niña nog verder van hun typische patronen kunnen afwijken.
NOAA verklaart een El Niño wanneer de waters in de centrale en oostelijke Stille Oceaan nabij de evenaar gedurende een periode van drie maanden abnormaal warm zijn. La Niña is het tegenovergestelde, waarbij er sprake is van koudere dan gemiddelde watertemperaturen in de oostelijke evenaar van de Stille Oceaan.
De temperatuur van dit stuk van de tropische Stille Oceaan wordt nauwlettend in de gaten gehouden omdat het verstrekkende effecten heeft op de atmosferische circulatie en het mondiale klimaat.
El Niño en La Niña duren doorgaans tussen de negen en twaalf maanden, maar kunnen soms ook meerdere jaren aanhouden. De twee fenomenen zijn nuttig voor lange termijnvoorspellingen omdat ze maanden van tevoren kunnen worden gedetecteerd voordat hun effecten voelbaar zijn.
Atmosferische rivieren zijn stroken waterdamp in de lucht die enorme hoeveelheden neerslag kunnen leveren wanneer ze land bereiken. De aanlanding van een opkomende atmosferische rivier kan tot drie weken van tevoren worden voorspeld, maar de seizoensfrequentie van atmosferische rivieren is bijna onmogelijk te voorspellen.
Na 2023, dat recordbrekende regen en sneeuwval bracht ondanks La Niña-omstandigheden in de Stille Oceaan, wilden de auteurs van de studie weten of er andere jaren waren die in tegenspraak waren met wat werd verwacht op basis van ENSO. Bovendien wilden ze onderzoeken of de activiteit van atmosferische rivieren hoger of lager was in die afwijkende jaren.
Het team analyseerde meer dan 70 jaar aan weersdata en vergeleek verwachte neerslagpatronen op basis van ENSO met neerslagrecords. De onderzoekers verdeelden neerslag in twee categorieën: neerslag van atmosferische rivieren en neerslag van andere bronnen, om de bijdragen van atmosferische rivieren te isoleren.
De analyse van het team onthulde dat ongeveer 32% van de onderzochte ENSO-jaren als “ketterij” werd aangeduid, wat betekent dat ze in tegenspraak waren met de canonieke neerslagpatronen die werden verwacht van El Niño en La Niña. Van die ketterse jaren verklaarde abnormaal hoge of lage activiteit van atmosferische rivieren ongeveer 70% van hen.
De resultaten suggereren dat atmosferische rivieren traditionele voorspellingen van El Niño en La Niña kunnen overrulen. Tijdens deze afwijkende jaren konden enkele krachtige atmosferische rivieren een verwacht droog La Niña-jaar omtoveren in een nat jaar (1967, 2011, 2017 en 2023), of hun afwezigheid kon een voorspeld nat El Niño-jaar omzetten in een droge periode (1964, 1977, 1987, 2007, 2013 en 2015).
De bevindingen suggereren dat waterbeheerders in het westen van de VS niet te veel moeten vertrouwen op voorspellingen van El Niño of La Niña voor seizoensplanning. Onlangs begon CW3E bij Scripps een disclaimer toe te voegen aan een van zijn seizoensvoorspellingen om te verduidelijken dat hoewel ENSO de belangrijkste drijfveer is van seizoensneerslag in het westen van de VS, deze voorspellingen voornamelijk rekening houden met neerslag die niet is geassocieerd met atmosferische rivieren.
Als klimaatverandering ervoor zorgt dat atmosferische rivieren in de toekomst nog dominantere bijdragers worden aan jaarlijkse neerslagpatronen, zoals onderzoek suggereert, zou ENSO zelfs nog minder nuttig kunnen worden voor seizoensvoorspellingen.
In de tussentijd zei Luna-Niño dat zij en haar co-auteurs kijken naar manieren om de seizoensvoorspellingen op basis van ENSO te combineren met kortere sub-seizoensvoorspellingen die atmosferische rivieren voorspellen. “We moeten onze capaciteit om de aanlanding van atmosferische rivieren te voorspellen blijven verbeteren, en hoe beter we daarin worden, hoe meer we die informatie kunnen gebruiken om de seizoensvoorspelling te interpreteren en vice versa,” zei Gershunov.
Naast Luna-Niño en Gershunov van Scripps hebben F. Martin Ralph, Alexander Weyant, Kristen Guirguis, Michael DeFlorio en Daniel Cayan van Scripps, evenals Park Williams van UCLA, de studie medeondertekend.
