El cambio climático aumentará el tamaño de los sistemas meteorológicos de alta presión estancados llamados "eventos de bloqueo" que ya han producido algunas de las olas de calor más letales del siglo XXI, según un estudio de la Universidad de Rice.
Los eventos de bloqueo atmosférico son sistemas de alta presión y latitudes medias que permanecen en su lugar durante días o incluso semanas. Dependiendo de cuándo y dónde se desarrollen, los eventos de bloqueo pueden causar sequías o aguaceros y olas de calor o períodos fríos. Los eventos de bloqueo causaron la muerte.olas de calor en Francia en 2003 y en Rusia en 2010.
Usando datos de dos conjuntos de simulaciones completas de modelos climáticos, los dinámicos del fluido de arroz Ebrahim Nabizadeh y Pedram Hassanzadeh, y sus colegas descubrieron que el área de eventos de bloqueo en el hemisferio norte aumentará hasta en un 17% debido al cambio climático antropogénico.estudio, que está disponible en línea desde Cartas de investigación geofísica , fue coautor de Da Yang del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y de la Universidad de California, Davis, y Elizabeth Barnes de la Universidad Estatal de Colorado.
Hassanzadeh, profesor asistente de ingeniería mecánica y ciencias de la Tierra, ambientales y planetarias, utiliza modelos computacionales, matemáticos y estadísticos para estudiar los flujos atmosféricos relacionados con una amplia gama de problemas, desde fenómenos meteorológicos extremos hasta energía eólica. Dijo que los investigadores tienen cada vez másha estado interesado en aprender cómo el cambio climático podría afectar los eventos de bloqueo, pero la mayoría de los estudios se han centrado en si los eventos de bloqueo serán más frecuentes a medida que la atmósfera se calienta debido a las emisiones de gases de efecto invernadero.
"Los estudios en el pasado han analizado si se producen más o menos eventos de bloqueo con el cambio climático", dijo. "La pregunta que nadie ha hecho es si el tamaño de estos eventos cambiará o no. Y el tamaño es muy importante".porque los eventos de bloqueo son más impactantes cuando son más grandes. Por ejemplo, si el sistema de alta presión se hace más grande, obtendrá olas de calor más grandes que afectarán a más personas, y es probable que obtenga olas de calor más fuertes ".
Nabizadeh, un estudiante graduado de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería Brown de Rice, se propuso responder la pregunta hace dos años. Usando un enfoque de modelado jerárquico, comenzó con experimentos en un modelo de turbulencia atmosférica que es mucho más simple que la atmósfera real.
El modelo simple, que captura la dinámica fundamental de los eventos de bloqueo, le permitió a Nabizadeh hacer una gran exploración. Realizando ligeros cambios en un parámetro u otro, ejecutó miles de simulaciones. Luego, los datos se analizaron usando un poderoso análisis dimensionaltécnica llamada el teorema de Buckingham-Pi, que a menudo se usa en el diseño de sistemas de ingeniería grandes y complejos que involucran flujos de fluidos.
El objetivo era encontrar una ley de escala, una fórmula matemática que describiera el tamaño de un evento de bloqueo utilizando variables que los científicos climáticos ya estudian y entienden. Nabizadeh comenzó con leyes de escala que se han desarrollado para predecir el tamaño del día a díapatrones climáticos, pero descubrió que ninguna de las variables era predictiva para eventos de bloqueo.
Su persistencia finalmente valió la pena con una fórmula simple que relaciona el área de los eventos de bloqueo con el ancho, la latitud y la fuerza de la corriente en chorro, todos los cuales están bien estudiados y medidos.
"Di una charla sobre esto recientemente, y una de las personas se acercó y dijo: 'Esto es mágico, que estos poderes se suman y de repente obtienes la respuesta correcta'. Pero Ebrahim tomó mucho trabajopara obtener este resultado elegante y simple ", dijo.
En un momento, Nabizadeh había analizado los datos de muchas simulaciones y produjo una comparación que incluía página tras página de figuras, y Hassanzadeh dijo que el descubrimiento de la ley de escala fue alentado por una agencia poco probable: el Departamento de Vehículos Motorizados de Texas DMV.
"Ebrahim fue al DMV un fin de semana, y yo fui al DMV la semana siguiente, y en el DMV tienes que sentarte y no tienes nada que hacer", dijo. "Así que después de mirar estos númerosdurante horas, nos dimos cuenta de que esta es la escala correcta "
También compararon los resultados del modelo simple con la producción de modelos cada vez más complejos del clima y el clima de la Tierra. Nabizadeh dijo que la ley de escala predice cambios en el tamaño de futuros eventos de bloqueo de invierno en simulaciones completas de modelos climáticos con notable precisión.
"Se desempeña mejor para los eventos de invierno que los eventos de verano por razones que aún no entendemos", dijo Nabizadeh. "Nuestros resultados sugieren que los estudios futuros deberían centrarse en comprender mejor los bloques de verano y también cómo los eventos de bloqueo más grandes podrían afectar el tamaño, la magnitudy persistencia de eventos climáticos extremos como olas de calor ".
La investigación fue apoyada por la NASA 80NSSC17K0266, el Programa de Investigación del Golfo de las Academias Nacionales, el Departamento de Energía DE-AC02-05CH11231 y la Fundación Nacional de Ciencias NSF AGS-1545675. Los recursos informáticos fueron proporcionados porel proyecto XSEDE apoyado por NSF ATM170020 y el Centro de Investigación de Computación de Rice en asociación con el Instituto Ken Kennedy de Tecnología de la Información de Rice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Jade Boyd. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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