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C5T9H7雨滴击中野餐桌;康沃尔郡;英国。
击中野餐桌,康沃尔郡,英国的雨滴。 资料来源:David Chapman / Alamy Stock Photo。
气候模型
2018年1月19日8点

解释者:什么气候模型告诉我们未来的降雨

Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

01.19.18.
Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

19.01.2018 |8:00 AM
气候模型 解释者:什么气候模型告诉我们未来的降雨

公众对气候变化的讨论大多集中在未来一个世纪地球会变暖多少。但是气候变化并不仅仅局限于温度;降水(包括雨和雪)是如何变化的也会有影响吗关于全球人口。

虽然气候科学家使用的模型普遍认为对于地球的不同部分将如何变暖,对于降水将在哪里以及如何变化,则没有多少共识。

在我们一周的气候建模系列中的第五和最后一篇文章中,碳简短探讨了模型同意和不同意降水的未来变化。金宝搏bet188

移动蒸发和更多的水蒸气

有一些基本的物理流程,可通知科学家对温暖世界如何回应的预期。较高的温度来了更大的蒸发和表面干燥,可能会加剧干旱的强度和持续时间。

然而,随着空气温暖的,水控能力增加,特别是在海洋上。根据这一点Clausius-Clapeyron方程式,空气通常可以保持在周围7%温度每升高1摄氏度,就会增加更多的水分。因此,如果地球温度比前工业时代高4摄氏度,大气中的水蒸气含量就会增加28%左右。

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RCP8.5:rcp(代表性浓度路径)是未来温室气体浓度和其他强迫的情景。RCP8.5是通过迅速的人口增长带来的“相对温室气体排放”的情景,......阅读更多

但这种增加的水分不会均匀地落在地球上。有些地区将看到降水量增加,而其他地区则预计会较低,由于变化天气模式和其他因素。

下图显示了当前气候(1981-2000平均值)和本世纪末(2081-2100)的平均全政府间专家组中的所有气候模型(2081-2100)之间的预计百分比变化气候变化(IPCC)报告(CMIP5),使用高端变暖场景(RCP8.5)。

紫色表示降水将增加的地区,而橙色表示未来降雨和降雪较少的地区。

CMIP5 RCP8.5 1981-2000和2081-2100之间的总降水量(雨雪和雨)的多模型变化。每个型号使用一组,共38个型号。数据从KNMI气候探险家;通过碳简短地图金宝搏bet188。

平均而言,预计变暖会导致干燥区域变得更干燥,湿地区变得湿润,特别是在中高纬度地区。(这是在土地上并不总是如此然而,在美国,气候变暖的影响要复杂一些。)

模型的平均结果显示,赤道附近的降水大幅增加,特别是在太平洋。他们还发现,北极和南极地区的降水更多,那里目前的低温限制了空气中水蒸气的含量。

在RCP8.5的世界范围内,地中海地区预计到2100年降雨量将减少20%左右,南部非洲也有类似的减少。澳大利亚西部、智利和中美洲/墨西哥可能都将干旱10%左右。

词汇表
RCP2.6:rcp(代表性浓度路径)是未来温室气体浓度和其他强迫的情景。RCP2.6(也有时被称为“RCP3-PD”)是一个严格减缓的“峰值和衰退”情景......阅读更多

这些变化倾向于随着气候变暖而成比例地增加;如果在像RCP2.6这样的大规模减缓方案中,地球升温仅2摄氏度,而不是4摄氏度,那么降水变化的百分比将大约是前者的一半。

然而,上面显示的所有模型的平均值所描绘的简单图画隐藏着深刻的差异。实际上,所有模型都认为会变得更潮湿或更干燥的地区相对较少。气候模型并不完美随着模型的不断改进,对未来平均降水变化的预测可能会更加一致。

区域差异

内部有39种不同的气候模型CMIP5这提供了未来降水变化的估计。与温度不同,在模型显示关于未来区域变化的一般协议的一般程度,不同的模型可能具有相同的区域在变暖的世界中变得更加潮湿或更干燥。

下图显示了当前气候和本世纪末在澳大利亚的预期降水变化,紫色区域,指示降水量和橙色表明减少。虽然左侧所示的所有模型的平均水平 - 在全国大部分地区的降水量减少了5%至10%,但一些个体模型显示出更大的变化。

例如,澳大利亚人CSIRO模型-中期面板-预计本世纪末降水平均减少50%左右。与之形成鲜明对比的是,中国人FGoALS模型预计到2100年,降雨量将平均增加30%,几乎没有地区的降雨量减少。

CMIP5 RCP8.5 Multimodel为澳大利亚的1981 - 2000年和2081-2100之间的总降水量(雨雪和雪)的变化,以及个人CSIRO-MK3和FGOALS运行。数据从KNMI气候探险家;碳简报的地图。金宝搏bet188

与世界上许多其他地区都可以找到类似的结果。下图显示了所有CMIP5型号的世界各个不同部分的最干燥投影和最潮湿的预测,由10th和90所代表百分位在所有的模型中(例如,在世界任何地区显示降水减少最多的10%模型和显示降水增加最多的10%模型)。

在至少一个型号在高纬度地区以外的大部分型号,热带海洋都显示出相当大的干燥。同样,您可以找到至少一个型号,几乎在世界上有几乎任何特定位置都会潮湿。

在1981-2000年和2081-2100年之间每个1×1纬度/经度网格单元的平均降水量变化的第十百分位(左图)和总降水量(雨和雪)的第九十百分位(右图)。每个型号使用一组,共38个型号。数据从KNMI气候探险家;碳简报的地图。金宝搏bet188

这意味着气候模型对年平均降水量的预测应该谨慎处理。这给决策者带来了挑战,他们需要为他们国家将发生的变化制定计划,因为依赖任何一个模型的输出可能会掩盖这一点戏剧性的分歧

然而,一些地区未来降水变化的模型之间的分歧并不意味着该模型为此目的是无用的。

模特们在哪里达成一致?

虽然模型不同意世界许多地区的平均降水量如何变化,但几乎所有模型都有一些地区讲述了关于未来变化的同一故事。

下图显示了今天和本世纪末之间的降水量相同的年平均变化,但添加了点表示10个模型中至少九个模型的区域达成了更改的方向。

作为第一个图,但是90%的模型都同意的区域用点突出显示变化的标志。数据从KNMI气候探险家;通过碳简短地图金宝搏bet188。

在这里,热带太平洋和高纬度地区的模型中存在广泛的一致意见。印度,孟加拉国和缅甸都会变得潮湿,北方北方的大部分都是潮湿的。

该模型在很大程度上同意,地中海和南部非洲将来会减少降水量。他们还就柏树南部的西南澳大利亚州南部的降水量减少,在智利南部,墨西哥西海岸以及多大的热带和亚热带大西洋。

有趣的是,尽管大家都在关注干旱在加利福尼亚州目前,气候模型还没有达成共识,认为在全球变暖的情况下,该地区的平均降水量会更少。

不同季节的不同变化

关注年降水量变化的一个局限性是,它们可能掩盖一些季节性影响。

下面的图显示了按季节分解的未来降水的预测变化,以及在至少10个模型中有9个对每个季节的变化方向达成一致的地区的点。

与现有人物相同,但季节分解。数据从KNMI气候探险家;碳简报的地图。金宝搏bet188

在预测季节变化时,有几件事很突出。在冬季,北非的降水预计会减少更多,但印度和南亚大部分地区的降水没有增加的协议。

在春天,模特一致认为南加州会越来越多的降雨。在夏天,南部非洲降水的减少尤为强劲,而印度秋季的秋季秋季,孟加拉国和撒哈拉地区都脱颖而出。

极端降水增加

模型也普遍认为,当降水发生时,几乎所有地方的降水都会变得更加强烈。与平均年降水量不同,随着全球变暖,预计几乎整个世界的极端降水量都将增加。

模特表明世界上大多数都有一个增加16-24%在2100年的沉重降水强度。换句话说,大雨可能会变得越来越重。

您可以在下图中看到它。因此,本世纪末的重度降水事件的变化百分比是预热的,我们经历的温暖和点代表地图的区域,其中90%的模型同意。红色区域显示出沉重的降水量,而蓝色区域表示增加。

陆地上强降水事件的最大增加预计将发生在中非和南亚。另一方面,北非、澳大利亚、南部非洲和中美洲的强降水可能不会显著增加。

每度变暖的重度降水量的变化百分比,定义为每个地点的年度最重的每日降水事件。图形适应Fischer等人2014年

温度和降水影响干旱

在全球变暖的背景下,降雨量和降雪的变化对世界上许多地方来说都是高度不确定的,但未来降水量的变化只是其中的一部分。

同样重要的是温度,它影响降水的形式是雪还是雨,并控制降雨的多少。积雪“累积。

Snowpack是冬季山区积聚的雪,并在春天和夏季融化时,为下面的山谷提供淡水。这是许多河流的重要贡献者,以及影响农业的河流流量和水资源可用性,特别是在冬季沉淀的地区,如加利福尼亚,其中沉淀。

温度也影响蒸发速度,温度较高,导致土壤水分损失更快,需要增加农业灌溉需求。

这意味着,即使对于可能潮湿的地区,这也是如此将在很大程度上抵消temperature-driven干燥。

作为本杰明博士厨师美国国家航空航天局戈达德太空研究所的研究人员告诉碳简报,虽然未来降水的变化是不确定的,但与温度升高相关的干燥金宝搏bet188现象更为普遍:

“干旱气候变化故事实际上非常复杂。虽然气候变化对降水量的影响相当不确定,但我们预计会变的变暖,许多领域将经历更多的土壤水分干旱和下降径流和流出,导致干旱风险和严重程度的总体增加。

“一般共识是降水将在亚热带地区下降,如[美国]西南和地中海这样的地方。但是,在蒸发和相关的干燥上变暖的变暖效果和变暖的影响发生在很多较大的地区。“

结论

对于气候模型来说,平均降水量的变化比温度更难预测。世界上有很多地方的模型都不确定未来会有更多或更少的雨雪。然而,在一些地区,特别是地中海和非洲南部,几乎所有的模型都显示降雨将会减少。同样,预计高纬度地区以及南亚大部分地区的降雨量也会增加。

模型有更多的协议,温暖的气候将增加极端降雨和降雪的严重程度几乎无处不在。他们项目的较温暖的世界也将增加土壤蒸发和减少积雪,即使在没有减少降水的情况下也会加剧干旱。

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