محققان از یک مدل آب و هوای جهانی با وضوح بالا برای درک اینکه چگونه خوشه‌بندی ابر و طوفان بر شدت بارندگی در مناطق استوایی تأثیر می‌گذارد استفاده کردند و نشان دادند که با افزایش دما، شدت رویدادهای شدید باران افزایش می‌یابد.
باران های شدید یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی است که به قیمت جان انسان ها تمام شده و میلیاردها خسارت به بار می آورد. فراوانی آن در سال های اخیر به دلیل گرم شدن آب و هوا افزایش یافته است.
برای دهه‌ها، دانشمندان از مدل‌های کامپیوتری آب و هوای زمین برای درک بهتر مکانیسم‌های پشت این رویدادها و پیش‌بینی الگوهای آینده استفاده کرده‌اند.
در این تحقیق جدید، تیمی از محققان مؤسسه علم و فناوری اتریش و مؤسسه هواشناسی ماکس پلانک به سرپرستی دانشجوی فوق دکتری Jiawei Bao، از یک مدل آب و هوایی پیشرفته جدید برای مطالعه چگونگی تأثیر خوشه‌بندی ابرها و طوفان‌ها بر شرایط آب و هوایی استفاده کردند. رویدادهای بارانی به خصوص در مناطق استوایی که جزئیات بیشتری نسبت به قبل استفاده می شود.
بائو، که در ابتدا این پروژه را آغاز کرد، توضیح داد که مدل جدید بسیار واضح‌تر نشان می‌دهد که با آب و هوای گرم‌تر، بارندگی‌های شدید در مناطق استوایی به دلیل تجمع ابرها، شدیدتر از حد انتظار تئوری افزایش می‌یابد.
می‌بینیم که وقتی ابرها گروه‌بندی‌تر هستند، برای مدت طولانی‌تری می‌بارد، بنابراین مقدار کل بارندگی افزایش می‌یابد، و همچنین متوجه می‌شویم که در مناطق مرطوب، به دلیل گسترش مناطق خشک، باران‌های شدیدتر رخ می‌دهد. تغییرات شدیدتر در الگوهای آب و هوا این به دلیل تجمع ابرها و طوفان ها است که اکنون می توانیم با این مدل آب و هوایی جدید شبیه سازی کنیم.
این مدل جدید که برای اولین بار در سال 2019 معرفی شد، آب و هوا را با وضوح بسیار بالاتری نسبت به مدل های قبلی شبیه سازی می کند. مدل‌های قبلی نمی‌توانستند ابرها و طوفان‌ها را با جزئیات توضیح دهند، بنابراین بسیاری از پویایی‌های پیچیده حرکت هوا را که ابرها را ایجاد می‌کند و آنها را برای ایجاد طوفان‌های شدیدتر جمع می‌کند نادیده می‌گرفتند.
در حالی که این مدل کل جهان را به یکباره شبیه سازی می کند، دانشمندان تجزیه و تحلیل خود را بر مناطق استوایی اطراف استوا متمرکز کردند. آنها این کار را انجام دادند زیرا شکل گیری ابرها و طوفان ها در آنجا با سایر عرض های جغرافیایی متفاوت عمل می کند.
کارولین مولر، استادیار مؤسسه علم و فناوری اتریش، می‌گوید: «مدل‌های قبلی به تأثیر تجمع ابر بر شدت بارش اشاره کرده‌اند، اما نمی‌توانستند داده‌های لازم را ارائه دهند». با همکاری همکارانمان، بیورن استیونز و لوکاس کلافت از مؤسسه هواشناسی ماکس پلانک، یافته‌های ما به شواهد فزاینده‌ای می‌افزاید مبنی بر اینکه تشکیل ابر در مقیاس کوچک‌تر تأثیر مهمی بر پیامدهای تغییرات آب و هوایی دارد.
مدل های مشارکتی
محققان در سراسر جهان با یکدیگر همکاری می کنند تا مدل های دقیق تر و واقعی تر از آب و هوای جهانی ایجاد کنند تا اثرات تغییرات آب و هوا را درک کنند.
مدل‌های اقلیمی جو زمین را به بخش‌های سه‌بعدی تقسیم می‌کنند که هر کدام داده‌های خاص خود را در مورد دما، فشار، رطوبت و بسیاری از خواص فیزیکی دیگر دارند و سپس از معادلات فیزیکی برای شبیه‌سازی نحوه تعامل و تغییر این بخش‌ها در طول زمان برای ایجاد یک نمایش استفاده می‌کنند. از دنیای واقعی استفاده کنید از آنجایی که قدرت محاسباتی و ذخیره سازی نامحدود نیستند، این مدل ها باید ساده سازی هایی را ارائه دهند و دانشمندان دائماً در تلاش هستند تا آنها را دقیق تر کنند.
نسل‌های قدیمی‌تر مدل‌های اقلیمی از طرح‌هایی با طول افقی حدود 100 کیلومتر استفاده می‌کنند که هنوز کل کره زمین از ده‌ها تا صدها هزار را پوشش می‌دهد. پیشرفت در الگوریتم ها و ابررایانه ها به دانشمندان این امکان را داده است که وضوح مدل ها را بیشتر افزایش دهند.
بائو افزود: “ما از یک مدل آب و هوایی توسعه یافته در پلانک استفاده کردیم و داده های میزبانی شده در مرکز محاسبات آب و هوایی آلمان در هامبورگ را با وضوح تنها پنج کیلومتر تجزیه و تحلیل کردیم که از نظر محاسباتی گران بود.” تمام تحقیقات اقلیمی یک تلاش مشترک گسترده توسط صدها نفر است که می خواهند به درک ما از جهان و تأثیر ما بر آن کمک کنند.
بائو که ابتدا در طول دکترای خود در دانشگاه نیو ساوت ولز استرالیا به تحقیقات آب و هوایی علاقه مند شد و اکنون به عنوان دانشجوی فوق دکترا در موسسه علم و فناوری اتریش کار می کند، می خواهد به کار خود در مورد رویدادهای بارش شدید ادامه دهد. با استفاده از Find دلایل و اثرات خود را از مدل های اضافی بیشتر شواهد.
کارولین مولر، که ابتدا ریاضیات مطالعه کرد، سپس اشتیاق خود را به سؤالات تحقیقاتی با بیشترین تأثیر در دنیای واقعی پیدا کرد و با گروه تحقیقاتی مدل‌سازی آب و هوا برای بررسی همرفت هوا و تشکیل ابرها و طوفان‌ها در مقیاس‌های مختلف کار کرد. (حتی طوفان‌های استوایی) برای درک بهتر علل آنها از اثرات تغییرات آب و هوایی بر جامعه و طبیعت استفاده می کنند.
یافته های این تحقیق در مجله Science Advances منتشر شده است.
