Bilim adamları atmosferik nehirlerin üzerinden uçarak tahminleri iyileştirmeyi hedefliyor

“Atmosferik nehir” terimi havadar ve ruhani gelebilir, ancak bu büyük, hızlı hareket eden, sırılsıklam fırtınalar bir yük treni kadar sert çarpabilir. Aralık ayından bu yana, ABD Batısı arka arkaya atmosferik nehirlerle sarsıldı, en sonuncusu 15 Mart’ta eyaleti sular altında bıraktı ve bir diğerinin önümüzdeki hafta eyaleti vuracağı tahmin ediliyor. Bu güçlü su buharı akımları kuvvetli rüzgarlar, şiddetli yağmurlar ve yoğun kar, yumurtlayan sel, toprak kaymaları ve çığlarla gelir.

Ne kadar büyük olurlarsa olsunlar, bu fırtınaların geleceğini görmek şaşırtıcı derecede zordur. Bir haftalık uyarı, tahmincilerin şu anda yapabileceği en iyi şeyle ilgili.

Bilim adamlarından oluşan bir ekip bunu değiştirmeye çalışıyor. Sadece son birkaç ayda, fırtınalara doğru üç düzineden fazla keşif uçuşu gerçekleştirdiler. Her biri sıcaklığı, nemi, hava basıncını ve rüzgarı ölçmek için aletler taşıyan düzinelerce hava balonunu stratosferin yükseklerine fırlattılar. Ve bilim adamları, bir sonraki atmosferik nehrin ne zaman geleceğini ve ne kadar şiddetli olabileceğini tahmin etmek için tonlarca veri topladılar ve yüzlerce bilgisayar simülasyonu yürüttüler.

Ekip, bu çabanın amacının tahminleri iyileştirmek, fırtınaların yolundaki insanlara sele hazırlanmak için daha fazla zaman vermek ve nihayetinde bölgenin daha kurak ayları için suyu yönetmenin yollarını bulmak olduğunu söylüyor.

Bu, özellikle bu yılki görünüşte amansız fırtına yağmuru sırasında büyük bir görev. Meteorolog Marty Ralph, “Aralık, Ocak, Şubat, Mart gibi burada dövüldük” diyor. “Uzun ve aktif bir sezon oldu.”

Sadece Aralık ve Ocak aylarında, dokuz atmosferik nehir Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada’nın batısını amansızca döverek bölgeye rekor düzeyde yağmur ve kar yağdırdı. ABD Ulusal Çevresel Uydu Verileri ve Bilgi Servisi’ne göre, yalnızca Kaliforniya’ya 121 milyar metrik tondan fazla su düştü.

Ve gezegen ısınmaya devam ettikçe atmosferik nehirlerin yoğunluk ve sıklıkta nasıl değişeceğine dair süregelen belirsizlik göz önüne alındığında, bu görev muhtemelen daha da zorlayıcı hale gelecek.

gökyüzündeki nehirler

Atmosferik nehirler, tipik olarak yaklaşık 1.500 kilometre uzunluğunda ve 500 kilometre genişliğinde uzun, dar yoğun su buharı bantlarıdır (SN: 2/11/11). Akarsular, genellikle tropik bölgelerde, ılık okyanus suları üzerinde oluşur ve büyük miktarlarda su taşıyarak gökyüzünde kıvrılır. Bir atmosferik nehir, ortalama olarak, Mississippi Nehri’nin ağzındaki su hacminin 15 katına kadar taşıyabilir. Bu fırtınalar karaya vardığında, o suyu yağmur veya kar olarak serbest bırakabilirler.

Ralph, atmosferik nehirlerin kurak bir bölgeye hoşgeldin suyu getirmesine karşın, aynı zamanda ABD’nin Batı Kıyısı’ndaki sellerin “birincil, neredeyse münhasır” nedeni olduğunu söylüyor.

2013’te o ve meslektaşları, La Jolla, Kaliforniya’daki Scripps Oşinografi Enstitüsü’nde Batı Hava Durumu ve Su Ekstremleri Merkezi’ni veya CW3E’yi kurdu. Grup daha sonra ABD Batı Kıyısı’ndaki atmosferik nehirleri tahmin etmek için özel olarak hazırlanmış ilk hava modelini yarattı. Ekip bu yıl ayrıca, olayları boyuta ve ne kadar su taşıdıklarına göre sıralayarak atmosferik bir nehir yoğunluğu ölçeği oluşturdu.

Ekip, karaya iniş ve yoğunluk tahminlerini iyileştirmek için sürüklenen okyanus şamandıralarından, hava balonlarından ve uçaklardan veri topluyor. Grup, havadan keşif yapmak için ABD Hava Kuvvetleri’nin kasırga avcılarının – en çok Haziran’dan Kasım’a kadar tropik siklonların gözlerine doğru uçmasıyla ünlü – yardımını bile aldı (SN: 5/18/12).

Anna Wilson, uçakların topladığı verilerin önemli bir bilgi boşluğunu doldurduğunu söylüyor. CW3E için saha araştırmasını da yöneten bir Scripps atmosfer bilimcisi. Hava durumu balonları, hava durumu tahmininin beygirleridir, ancak karadan fırlatılırlar ve “daha önce ne olacağını görmek önemlidir. [an atmospheric river] karaya iniyor,” diyor Wilson.

Uydular, okyanus üzerinde değerli atmosferik veriler sağlayabilir, ancak genellikle, her ikisi de atmosferik nehirlerin karakteristik özellikleri olan bulutların ve şiddetli yağışların arkasını göremezler. Ve atmosferik nehirler, Dünya atmosferinin en alt kısmı olan troposferde aşağı sarkıyor ve uyduların onları gözetlemesini daha da zorlaştırıyor.

Her uçuş görevi sırasında, uçaklar düşerken sıcaklık, nem, rüzgar ve diğer verileri toplayan dropsondes adı verilen aletleri düşürür. Wilson, 1 Kasım’dan bu yana avcıların atmosferik nehirlere 39 görev uçurduğunu söylüyor.

ABD’nin batısında, atmosferik nehirler genellikle Ocak’tan Mart’a kadar gelir. Ancak bu, bu bölgede atmosferik nehir sezonunun gerçekten başlangıcı değil: Atmosferik nehirler, yılın başlarında, sonbaharın sonlarında Kuzeybatı Pasifik’te karaya çıkıyor. Böyle bir fırtına, Kasım 2021’de o bölgeyi harap etti ve bir dizi ölümcül sel ve toprak kaymasına yol açtı.

Ralph, “Bu fırtına sadece insanlara zarar vermekle kalmadı, ekonomiye de zarar verdi” diyor ve “ciddi bir tedarik zinciri sorununun tam ortasında demiryolu hatlarını tahrip eden bin yıllık sellere” neden oluyor.

Bu olayın ardından, CW3E ve ortakları, geçmişte bu görevlerin başlamasından iki ay önce, 1 Kasım’da uçak keşif uçuşlarına başlamak için fon aldı.

İklim değişikliği atmosferik nehirleri nasıl etkileyecek?

Bu fırtınaları tahmin etmedeki veri toplama zorluklarının yanı sıra, ılık tropik sulardan El Niño Güney Salınımı gibi büyük ölçekli hava modellerine kadar onları besleyen birçok faktörü çözmek de zor. Ralph, ısınan bir dünyanın bu fırtınaları nasıl etkileyeceğinin de belirsiz olduğunu söylüyor.

“Akılda tutulması gereken bir şey, atmosferik bir nehrin yakıtının su buharı olduğudur. Kutuplar ve ekvator arasındaki sıcaklık farkının oluşturduğu rüzgar tarafından itiliyor” diyor.

Atmosferik nehirler ayrıca genellikle tropikal olmayan siklonlarla, soğuk ve ılık su kütlelerinin çarpışmasıyla oluşan orta enlem fırtınalarıyla ilişkilendirilir. Bu tür siklonlar, atmosferik bir nehirle etkileşebilir, belki de onu birlikte çekebilir. Böyle bir hızlı oluşan “bomba siklonu”, Ocak ayında Kaliforniya’yı sular altında bırakan atmosferik bir nehri teşvik etti.

Su buharı yüklü atmosferik bir nehir (koyu mavi-yeşil), 4 Ocak’ta ABD Batı Kıyısı’na doğru akarken daha kuru (kahverengi) havanın etrafında dönüyor. Fırtına şiddetli rüzgarlar ve şiddetli yağmur getirdi ve sellere ve elektrik hatlarının devrilmesine neden oldu. Daha mavi renkler, atmosferin her alanında daha fazla su buharı olduğunu gösterir.Lauren Dauphin/NASA Dünya GözlemeviSu buharı yüklü bir atmosferik nehir (koyu mavi-yeşil), 4 Ocak’ta ABD Batı Kıyısı’na doğru akarken daha kuru (kahverengi) havanın etrafında dönüyor. fırtına, şiddetli rüzgarlar ve şiddetli yağmur getirdi ve su baskınlarına ve elektrik hatlarının devrilmesine neden oldu. Daha mavi renkler, atmosferin her alanında daha fazla su buharı olduğunu gösterir.Lauren Dauphin/NASA Dünya Gözlemevi

Küresel ısınmanın atmosferik nehirler üzerinde muhtemelen dengeleyici iki etkisi olabilir: Daha sıcak hava daha fazla su buharı tutabilir, bu da fırtınalar için daha fazla yakıt anlamına gelir. Ancak kutuplar da ekvator bölgelerine göre daha hızlı ısınıyor, bu da bölgeler arasındaki sıcaklık farkını azaltıyor ve bu da rüzgarları zayıflatabiliyor.

Ralph, “Fakat bulduğumuz şey, bu azaltılmış gradyanla bile, siklonların oluşabileceği zamanlar olduğudur,” diyor. Ve bu fırtınalar su buharındaki artıştan besleniyor. Bunun, gelecekte daha büyük ve daha uzun ömürlü atmosferik nehirler anlamına gelebileceğini söylüyor.

Wilson, bazı araştırmalar, iklim değişikliğinin atmosferik nehirlerin sayısını artırmayacağını, ancak değişkenliklerini artırabileceğini öne sürüyor. “Çok, çok, çok yağışlı mevsimler ile çok, çok, çok kurak mevsimler arasında daha sık geçişlerimiz olabilir.” Genel olarak daha sıcak bir iklim, suyun topraktan daha hızlı emildiği anlamına gelebilir.

Bu tahterevalli senaryosu, atmosferik nehirlerin zaten hem bir nimet hem de bir lanet olduğu ABD’nin batısında su yönetimini daha da zor hale getirecek gibi görünüyor. Yine de, Wilson, “çok umutluyuz” diyor, veriler, planlamacılara rezervuarlar sular altında kalmadan önce suyu güvenli bir şekilde boşaltmak için yeterli zamanı vermek gibi, bölgenin karmaşık su yönetimine eninde sonunda yardımcı olacaktır.

Olaylar ayrıca bölgenin yıllık yağışının yarısı kadarını sağlıyor, çok ihtiyaç duyulan suyu kavrulmuş topraklara getiriyor ve bir başka tatlı su kaynağı olan yüksek dağlardaki kar yığınını dolduruyor. Ralph, bu yılki fırtınaların “manzaradaki kuraklığı düzeltmek için çok şey yaptığını” söylüyor, araziyi “yeşillendiriyor” ve birçok küçük rezervuarı yeniden dolduruyor.

Ancak “kuraklık karmaşık bir şeydir” diyor Ralph (SN: 4/16/20). Batı’daki Powell Gölü ve Mead Gölü gibi daha büyük rezervuarlardaki tarihsel olarak düşük su seviyeleri o kadar çabuk değiştirilmiyor. “İyileşmek için bunun gibi daha fazla yağışlı yıl alacak.”