Nesteen dynamiikit ovat löytäneet skaalauslain, matemaattisen kaavan, joka yhdistää estotapahtumien koon suihkuvirran leveyteen, leveyteen ja vahvuuteen, jotka kaikki on tutkittu ja mitattu hyvin. (Luotto: P. Hassanzadeh / Rice)

”Estävät tapahtumat” ovat tuottaneet joitain 21st-luvun kuolettavimmista lämpöaalloista. Nämä pysähtyneet korkeapaineiset sääjärjestelmät lisääntyvät ilmastonmuutoksen seurauksena, tutkimus toteaa.

Ilmakehän estotoimet ovat keskipitkän leveyden korkeapainejärjestelmiä, jotka pysyvät paikoillaan päiviä tai jopa viikkoja. Riippuen siitä, milloin ja missä ne kehittyvät, tapahtumien estäminen voi aiheuttaa kuivuutta tai alamäkiä ja helleaallot tai kylmiä loitsuja. Tapahtumien estäminen aiheutti tappavia lämpöaaltoja Ranskassa 2003: ssä ja Venäjällä 2010: ssä.

Kahden kattavan ilmastomallin simulaatiosarjan tietojen perusteella tutkijat havaitsivat, että pohjoisen pallonpuoliskon estotoimien pinta-ala kasvaa jopa 17% johtuen ihmisen ilmastonmuutos.

Tuleeko tapahtumien estäminen isommaksi?

Rice-yliopiston konepajateollisuuden sekä maa-, ympäristötieteiden ja planeettatieteiden apulaisprofessori Pedram Hassanzadeh käyttää laskennallisia, matemaattisia ja tilastollisia malleja tutkiakseen ilmakehän virtauksia, jotka liittyvät monenlaisiin ongelmiin äärimmäisistä sääilmiöistä tuulienergiaan.

Hänen mukaansa tutkijat ovat yhä kiinnostuneempia oppimisesta, miten ilmastonmuutos voi vaikuttaa tapahtumien estämiseen, mutta useimmat tutkimukset ovat keskittyneet siihen, muuttuuko estotoimien lisääntyminen ilmakehän lämpenessä kasvihuonekaasupäästöjen vuoksi.

"Aikaisemmissa tutkimuksissa on tarkasteltu sitä, estätkö enemmän tai vähemmän ilmastomuutoksen aiheuttamat tapahtumat", hän sanoo. ”Kukaan ei ollut kysynyt, muuttuuko näiden tapahtumien koko vai ei.

”Ja koko on erittäin tärkeä, koska estotapahtumat vaikuttavat enemmän, kun ne ovat suurempia. Esimerkiksi, jos korkeapainejärjestelmä suurenee, saat suurempia lämpöaaltoja, jotka vaikuttavat useampaan ihmisiin, ja todennäköisesti saat voimakkaampia lämpöaaltoja. ”

"Tyylikkäästi yksinkertainen tulos"

Rice Brownin teknillisen korkeakoulun konetekniikan jatko-opiskelija Ebrahim Nabizadeh vastasi kysymykseen kaksi vuotta sitten. Hierarkkista mallinnusmenetelmää käyttämällä hän aloitti kokeiluilla ilmakehän turbulenssimallilla, joka on paljon yksinkertaisempi kuin todellinen ilmapiiri.

Yksinkertainen malli, joka kuvaa tapahtumien estämisen perustavan dynamiikan, antoi Nabizadehille paljon tutkimusta. Hän teki pieniä muutoksia parametriin tai toiseen, ja hän suoritti tuhansia simulaatioita. Sitten hän käytti datan analysointiin tehokasta ulottuvuusanalyysitekniikkaa, nimeltään Buckingham-Pi-lause, jota käytetään usein suurten ja monimutkaisten teknisten järjestelmien suunnittelussa, joihin liittyy nestevirtauksia.

Tavoitteena oli löytää skaalauslaki, matemaattinen kaava, joka kuvasi estotapahtuman koon käyttämällä muuttujia, joita ilmastotieteilijät jo tutkivat ja ymmärtävät. Nabizadeh aloitti skaalauslakeilla, jotka on kehitetty ennustamaan päivittäisten sääkuvien kokoa, mutta hän havaitsi, että mikään muuttujista ei ennakoi tapahtumien estämistä.

Hänen pysyvyytensä lopulta kannatti yksinkertaisella kaavalla, joka yhdistää estotapahtumien pinta-alan leveyteen, leveyteen ja vahvuuteen. suihkuvirtaus, jotka kaikki on hyvin tutkittu ja mitattu.

"Pyysin asiaa äskettäin, ja yksi ihmisistä tuli jälkeen ja sanoi:" Tämä on maagista, että nämä voimat lisääntyvät ja yhtäkkiä saat oikean vastauksen. " Mutta Ebrahimin työ vaati huomattavasti tätä tyylikkäästi yksinkertaista tulosta ”, hän sanoo.

Tuijottaa numeroita

Yhdessä vaiheessa Nabizadeh oli analysoinut monien simulaatioiden tietoja ja tuottanut vertailun, joka sisälsi sivun kuvasivulla, ja Hassanzadeh sanoo, että skaalauslain löytämistä rohkaisi epätodennäköinen lähde: linja ajokorttivirastossa.

Hassanzadeh ja Nabizadeh saivat lisenssinsä noin viikon välein, ja heillä oli runsaasti aikaa tutkia tuloksia odottaessaan. "Sinun täytyy istua eikä sinulla ole mitään tekemistä", Hassanzadeh sanoo. "Joten katseltuaan näitä lukuja tuntikausia, huomasimme, että tämä on oikea skaalaus."

He vertasivat myös yksinkertaisen mallin tuloksia yhä monimutkaisempien mallien tuloksiin Maan säästä ja ilmastosta. Nabizadeh sanoo, että mittakaavalaki ennusti tulevien talvisulunestotapahtumien kokonaismuutoksia kattavissa ilmastomallisimulaatioissa huomattavan tarkkuudella.

"Se toimii paremmin talvi- kuin kesätapahtumissa syistä, joita emme vielä ymmärrä", Nabizadeh sanoo. "Tuloksemme osoittavat, että tulevissa tutkimuksissa tulisi keskittyä parempaan ymmärrykseen kesälohkoista ja myös siihen, kuinka suuremmilla esto-tapahtumilla voi olla vaikutusta äärimmäisten sääilmiöiden, kuten lämpöaallon, kokoon, suuruuteen ja pysyvyyteen."

Muita tekijöitä ovat Lawrence Berkeley National Laboratory ja Kalifornian yliopisto, Davis ja Colorado State University.

Tutkimusta tuettiin NASA: lta, Kansallisten akatemioiden lahden tutkimusohjelmasta, energiaosastolta ja Kansalliselta tiedesäätiöltä. Laskentaresursseja tarjosi NSF: n tukema XSEDE-projekti ja Rice's Research Computing Center yhdessä Ricen Ken Kennedy -instituutin kanssa.

Alkuperäinen tutkimus

Liittyvät kirjat

Lapsenlapsemme myrskyt: totuus tulevasta ilmasto-katastrofista ja viimeinen mahdollisuus pelastaa ihmiskunta

James Hansen
Maailman johtava klimatologi James Hansen osoittaa, että vastoin yleisön saamaa vaikutelmaa ilmastonmuutoksen tiede on tullut entistä selkeämmäksi ja terävämmäksi kovakantisen levyn jälkeen. Sisään My Storms minun lapsenlapseniHansen puhuu ensimmäistä kertaa täydellä totuudella ilmaston lämpenemisestä: planeetta on hurtling entistä nopeammin kuin aiemmin tunnustettu ilmaston kannalta, jossa ei ole paluuta. Ilmoittaessaan ilmastonmuutoksen tiedettä Hansen maalaa tuhoisan, mutta aivan liian realistisen kuvan siitä, mitä tapahtuu lasten ja lastenlapsemme elinaikoina, jos seuraamme kurssejamme. Mutta hän on myös optimistinen, mikä osoittaa, että on vielä aikaa ryhtyä kiireellisiin ja vahvoihin toimiin, joita tarvitaan - juuri tuskin.  Saatavana Amazon

Äärimmäinen sää ja ilmasto

esittäjä (t): C. Donald Ahrens, Perry J. Samson
Äärimmäiset sää- ja ilmasto-olosuhteet ovat ainutlaatuinen oppikirjaratkaisu voimakkaille sääolosuhteisiin keskittyvien tiedekurssien, jotka eivät ole suuria, nopeasti kasvaville markkinoille. Meteorologian tieteen vahvan perustavanlaatuisen kattavuuden ansiosta Extreme Weather & Climate esittelee äärimmäisten sääilmiöiden ja -olosuhteiden syyt ja vaikutukset. Opiskelija oppii meteorologian tiedettä tärkeiden ja usein tuttujen säätapahtumien, kuten hirmumyrsky Katrina, yhteydessä ja he tutkivat, kuinka ennustetut ilmastonmuutokset voivat vaikuttaa tulevien äärimmäisten sääilmiöiden taajuuteen ja / tai voimakkuuteen. Jännittävä joukko valokuvia ja piirroksia tuo sään voimakkuuden ja joskus tuhoisan vaikutuksen jokaiseen lukuun. Arvostetun ja ainutlaatuisen kirjoittajaryhmän kirjoittama kirja yhdistää Don Ahrensin markkinoiden johtavien tekstien kattavuuden ja käsikirjoittaja Perry Samsonin näkemykset ja tekniikan tuen. Professori Samson on kehittänyt Extreme Weather -kurssin Michiganin yliopistossa, joka on yliopiston nopeimmin kasvava tiedekurssi. Saatavana Amazon

Tulvat muuttuvassa ilmastossa: äärimmäiset saostumat

esittäjä (t): Ramesh SV Teegavarapu

Tulviin liittyvien äärimmäisten saostumistapahtumien mittaaminen, analysointi ja mallinnus ovat ratkaisevan tärkeitä muuttuvien ilmastonmuutosten ja vaihtelevuuden ymmärtämisessä. Tässä kirjassa esitetään menetelmiä näiden tapahtumien trendien ja niiden vaikutusten arvioimiseksi. Se tarjoaa myös perustan ilmasto-adaptiivisen hydrologisen suunnittelun menettelyjen ja ohjeiden kehittämiselle. Hydrologian, ilmastonmuutoksen, meteorologian, ympäristöpolitiikan ja riskinarvioinnin alan akateemiset tutkijat sekä vaarojen vähentämisessä, vesivarojen suunnittelussa ja ilmaston sopeutumisessa työskentelevät ammattilaiset ja päättäjät löytävät tämän arvokkaan resurssin. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, että ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.