Stigende temperaturer kan føre til en stigning på 50 procent i U.S. lynnedslag i slutningen af århundredet, siger en ny undersøgelse.
Arlington, Virginia, ser mod Washington DC den 1. september 2012. Foto Via Brian Allen
En ny undersøgelse, der blev offentliggjort i Videnskab den 14. november 2014 forudser en stigning på 50 procent i lynnedslag over De Forenede Stater i løbet af dette århundrede som et resultat af opvarmningstemperaturer, der er forbundet med klimaforandringer.
Undersøgelsen ser på forudsigelser om nedbør og skyopdrift i 11 forskellige klimamodeller og konkluderer, at deres samlede effekt vil generere hyppigere elektriske udledninger til jorden.
David Romps er adjunkt i jord- og planetvidenskab og fakultetsvidenskabsmand ved Lawrence Berkeley National Laboratory ved University of California, Berkeley. Han sagde i en pressemeddelelse:
Med opvarmning bliver tordenvejr mere eksplosive. Dette har med vanddamp at gøre, som er brændstof til eksplosiv dyb konvektion i atmosfæren. Opvarmning medfører, at der er mere vanddamp i atmosfæren, og hvis du har mere brændstof liggende, når du får antændelse, kan det gå til stor tid.
Billedkredit: fir0002 | flagstaffotos.com.au
Undersøgelsesforfatterne påpegede, at en virkning af øgede lynnedslag ville være flere vilde brande, da halvdelen af alle brande - og ofte den sværeste at bekæmpe - antændes af lynet.
Desuden vil mere lyn sandsynligvis generere flere nitrogenoxider i atmosfæren, som udøver en stærk kontrol på atmosfærisk kemi, siger disse forskere.
Eksplosiv atmosfære
Mens nogle undersøgelser har vist ændringer i lynet forbundet med sæson- eller år-til-år-variationer i temperatur, har der ikke været nogen pålidelige analyser, der tyder på, hvad fremtiden kan indeholde.
Romps og kandidatstuderende Jacob Seeley antog, at to atmosfæriske egenskaber - nedbør og skyopdrift - sammen kan være en prediktor for lynet, og kiggede på observationer i 2011 for at se, om der var en sammenhæng. Romps sagde:
Lyn er forårsaget af ladningsseparation inden for skyer, og for at maksimere ladningsseparation er du nødt til at hente mere vanddamp og tunge ispartikler ud i atmosfæren. Vi ved allerede, at jo hurtigere opdateringerne er, jo mere lyn og jo mere nedbør, jo mere lynnedslag.
Nedbør - den samlede mængde vand, der rammer jorden i form af regn, sne, hagl eller andre former - er dybest set et mål for, hvor konvektiv atmosfære er, og konvektion genererer lyn. Stigningshastighederne for disse konvektive skyer bestemmes af en faktor kaldet CAPE - konvektiv tilgængelig potentiel energi - som måles med ballonbårne instrumenter, kaldet radiosondes, der frigives rundt i USA to gange om dagen. Romps forklarede:
CAPE er et mål på, hvor potentielt eksplosiv atmosfæren er, det vil sige, hvor flydende en pakke luft ville være, hvis du fik den til at overbevise, hvis du fik den til at slå gennem overliggende luft ind i den frie troposfære. Vi antog, at produktet af nedbør og CAPE ville forudsige lyn.
Ved hjælp af data fra US Weather Service om nedbør, radiosonde-målinger af CAPE og lynnedslag fra National Lightning Detection Network på University of Albany, State University of New York, konkluderer de, at 77 procent af variationerne i lynnedslag kunne forudsiges fra kun at kende disse to parametre. Romps sagde:
Vi blev sprængt af, hvor utroligt godt det fungerede til at forudsige lynnedslag.
Forskere så derefter på 11 forskellige klimamodeller, der forudsiger nedbør og CAPE gennem dette århundrede og arkiveres i det seneste Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5). CMIP blev oprettet som en ressource for klimaforskere og leverede et lager af output fra globale klimamodeller, der kan bruges til sammenligning og validering. Romps sagde:
Med CMIP5 har vi nu for første gang CAPE og nedbørsdata til at beregne disse tidsserier.
I gennemsnit forudsiger modellerne en stigning på 11 procent i CAPE i USA pr. Grad Celsius stigning i den globale gennemsnitstemperatur ved udgangen af det 21. århundrede.
Sky-til-jord lyn strejker
Fordi modellerne forudsiger en lille gennemsnitlig stigning i nedbør landsdækkende i denne periode, giver produktet af CAPE og nedbør cirka 12 procent stigning i sky til jord lynnedslag pr. Grad i det sammenhængende USA, eller en ca. 50 procent stigning med 2100, hvis Jorden ser den forventede stigning på 4 grader Celsius (7 grader Fahrenheit) i temperatur. Dette antager, at kuldioxidemissioner fortsat stiger i overensstemmelse med forretningen som sædvanligt.
Præcis hvorfor CAPE stiger, når klimaet varmer, er stadig et område med aktiv forskning, skønt det er klart, at det har at gøre med den grundlæggende fysik i vand. Varm luft indeholder typisk mere vanddamp end kold luft; faktisk øger mængden af vanddamp, som luft kan "holde" eksponentielt med temperaturen. Da vanddamp er brændstof til tordenvejr, kan lynhastigheden afhænge meget følsomt af temperaturen.
Nederste linje: En 14. november 2014-undersøgelse i tidsskriftet Videnskab antyder en stigning på 50 procent i lynnedslag over De Forenede Stater i løbet af dette århundrede som et resultat af opvarmende temperaturer forbundet med klimaændringer.