Hoe Vocht de Regels van Atmosferische Blokkade Verandert

Nieuwe Onderzoek over de Invloed van Vocht op Atmosferische Blokkades

Nieuw onderzoek van Purdue University onthult hoe vocht de atmosferische blokkade beïnvloedt, een fenomeen dat vaak verantwoordelijk is voor hittegolven, droogtes, koude uitbraken en overstromingen. Dit onderzoek helpt een mysterie in de klimaatwetenschap op te lossen en verbetert de voorspellingen van extreem weer voor de toekomst.

De studie, getiteld “Blocking Diversity Causes Distinct Roles of Diabatic Heating in the Northern Hemisphere“, is gepubliceerd in Nature Communications. Zhaoyu Liu, een Ph.D. student aan de afdeling Aarde-, Atmosfeer- en Planeetwetenschappen, en Lei Wang, een assistent-professor in EAPS, waren beiden betrokken bij deze publicatie. Liu was de eerste auteur en voerde de analyse uit, terwijl Wang de corresponderende auteur was en het oorspronkelijke idee voor het onderzoek bedacht.

Atmosferische blokkade treedt op wanneer stagnante luchttypen de normale weersstroom verstoren, wat vaak leidt tot langdurige extreme weersomstandigheden. Het onderzoek van Wang en Liu daagt tientallen jaren oude theorieën uit die uitgingen van een droge atmosfeer. “Sinds het begin van de moderne meteorologie (rond de jaren ’40) zijn de meeste klassieke theorieën voor atmosferische blokkades ontwikkeld op basis van de aanname dat we in een volledig droge wereld leven,” zegt Wang. “Die aanname was duidelijk nuttig om de processen te vereenvoudigen, maar een volledig droge aanname is niet het geval in de echte atmosfeer.”

Atmosferische blokkade komt in twee hoofdvormen: ridge blocks, die grote hoge druk “bubbels” creëren die de straalstroom naar het noorden duwen en vaak leiden tot hittegolven, en dipole blocks, die hoge en lage druk naast elkaar koppelen, waardoor contrasterende weerspatronen op hun plaats worden gehouden. Diabatische verwarming verwijst naar de opwarming of afkoeling van lucht door de uitwisseling van warmte met de omgeving.

Hun studie introduceert een nieuw mechanisme dat aantoont dat vocht-geïnduceerde diabatische verwarming ridge blocks versterkt maar dipole blocks verzwakt. “We ontdekken dat, terwijl vocht-geïnduceerde diabatische verwarming bevorderlijk is voor de persistentie van ridge blocks, het een verrassend dempend effect heeft dat de amplitude van dipole blocks aanzienlijk verzwakt,” legt Wang uit.

Deze bevinding lost een langdurig mysterie op over waarom sommige klimaatmodellen minder blokkade-evenementen voorspellen in een opwarmend klimaat. Om de nieuwe resultaten over het dempende effect van dipole blocks te verklaren, bieden ze een fysieke interpretatie met behulp van de geopotentiële hoogte tendentie vergelijking, een fundamenteel concept in de aardwetenschappen en atmosferische wetenschappen.

Wang vergelijkt atmosferische blokkade met een verkeersopstopping op een snelweg. “Zonder rekening te houden met vocht, kunnen blokkades inderdaad optreden,” zegt Wang. “Echter, de rol van vocht is vergelijkbaar met de wegomstandigheden op het moment van de verkeersopstopping. Soms, als de blokkades van verschillende vormen zijn (zoals een kom of dipool), kunnen ze een invloed uitoefenen om de kracht van de blokkades te verminderen.” Hij vergelijkt dit met bestuurders die de verkeersstroom opzettelijk volgen om een opstopping te verlichten, in plaats van het te verergeren met onregelmatig remmen.

Deze ontdekking kan de voorspellingen van seizoensgebonden extreme weersomstandigheden verbeteren, die berucht moeilijk te voorspellen zijn. “Blokkade-evenementen leiden meestal tot extreme weersomstandigheden, zoals hittegolven of koudegolven of droogtes,” zegt Wang. “Het herkennen en ontrafelen van deze verschillende rollen van diabatische verwarming voor verschillende soorten blokkades zal ons helpen om de evolutie van blokkade-evenementen beter te voorspellen.”

De groep van Wang bestudeert grootschalige atmosferische dynamiek op aarde en andere planeten, met de focus op blokkades en extreem weer. De variabiliteit van seizoensgebonden tot seizoensgebonden creëert een voorspellingkloof voor deze evenementen, die moeilijk te voorspellen zijn. Het doel is om het begrip en de voorspelling van deze uitdagende extremen te verbeteren.

Het onderzoek, volledig uitgevoerd aan Purdue, maakte gebruik van high-performance computingbronnen in het Rosen Center for Advanced Computing voor gegevensopslag, analyse en numerieke simulaties. Wang is ook verbonden aan Purdue’s Institute for a Sustainable Future en was een faculteitsco-leider voor de gemeenschap van weer- en klimaatonderzoek.