Nedbør og tørke – fortsatt en klimagåte

er vi på hele kloden under ett, vil nedbøren øke i en varmere verden. Men modellene klimaforskerne bruker, viser betydelig spredning i hvor stor økningen blir. Steve Sherwoods studie fra i fjor viser at økningen varierer fra 10 til 16 prosent når den globale temperaturen øker med fem grader. Han skriver at verdien sannsynligvis ligger i den nedre del av intervallet.

Klimaforskningen beveger seg imidlertid raskt videre, så utsagnet må tas med et visst forbehold. La oss se på noen andre, ferskere studier.

Hvordan beregne tørke?

Tørke og nedbør henger sammen og kan forklare hverandre. Vi klimaforskere bruker ulike parametere for å angi tørke. Vi kan for eksempel benytte differansen mellom nedbør (P) og evapotranspirasjon (E). Evapotranspirasjon er summen av mengden vann som fordamper direkte og det som tas opp i vegetasjon og så frigis til atmosfæren.

E kan være vanskelig å måle, og ofte anvendes derfor en metode basert hovedsakelig på nedbør og temperatur. Resultatet av denne metoden er «Palmer Drought Severity Indeks» (PDSI). En tredje metode er å se på verdier for jordfuktighet.

Havtemperaturen viktig

Siegfried Schubert og kolleger gir i en ny artikkel en oversikt over mye av forskningen på nedbør og tørke i senere år. De baserer seg mest på nedbør. Årsaken er enkel: De mener å se en klar sammenheng mellom nedbør og både PDSI og jordfuktighet. Temperaturen i havoverflaten (SST) spiller en viktig rolle når de skal finne ut hvordan nedbøren endrer seg fra år til år. Endringer i SST i ett område kan påvirke nedbøren i helt andre områder. ENSO, eller irregulære periodiske endringer i vind og overflatetemperaturer i havet i det tropiske, østlige Stillhav (veksling mellom El Niño og La Niña-forhold), bestemmer i stor grad nedbøren mange steder.

National Oceanic and Atmospheric Administration i USA har publisert kart som viser hvordan ENSO påvirker nedbøren. Disse viser blant annet at El Niño gir mindre nedbør i nordlige Sør-Amerika og Indonesia, Malaysia og Filippinene både for periodene mai-september og november-mars. For den siste perioden gir La Niña mer nedbør i deler av Indonesia, Malaysia og Filippinene, aller nordligst i Sør-Amerika og i Mellom-Amerika. 

Våt blir våtere og tørr blir tørrere ­– eller?

Robert Wills og medarbeidere viser at modellberegninger med et høyt utslippsscenario (RPC8.5) tyder på at P–E, altså hvor mye vann som er tilgjengelig ved jordoverflaten, vil øke rundt ekvator. Noe lenger nord og sør avtar denne størrelsen. Enda lenger mot nord eller sør blir forholdene igjen våtere. For verdier av midlet langs breddegrader gjelder den enkle regelen «våt blir våtere – tørr blir tørrere» noenlunde bra, men ser en på ulike områder langs breddegradene, er det mange steder dette ikke stemmer.

Beena Balan Sarojini har sammen med sine kolleger studert observasjoner av nedbør midlet over soner langs breddegradene for perioden 1951–2005. Som vi ser av figuren under, er det betydelige forskjeller på de fire observasjonssettene. Mellom ekvator og omtrent 20 grader N viser alle settene en avtakende trend, mens det generelt er en økning nord for omtrent 50 grader. Modellberegninger for samme periode viser også betydelig spredning, men generelt viser de en økning nord for omtrent 50 grader N. Studien viser også modellerte nedbørtrender for perioden 2006 til 2050 med et midlere utslippsscenario (RCP4.5). Resultatene tyder på en liten økning i nedbør nær ekvator, en liten minking ved rundt 20 grader S, og en tydelig økning ved høyere breddegrader både i sør og nord.

Heltrukne linjer viser trender i nedbør midlet langs breddegrader for perioden 1951 til 2005 for fire sett observasjoner. Det grå feltet viser resultater av modellkjøringer, og den stiplede linjen middelet av disse. Områder der alle datasettene viser økende nedbør, er markert med blått, mens oransje viser at alle datasettene gir minkende nedbør.

Sarojini og medarbeidere skriver at selv om det er økende indikasjoner på at klimaendringene påvirker nedbørsmønsteret, og forventninger om at signifikante endringer i regional nedbør allerede bør ha skjedd som følge av menneskelig klimapåvirkning, er det vanskelig å finne overbevisende eksempler på menneskeskapte endringer av regional nedbør. Dette skyldes usikkerheter både i observasjoner og modellberegninger.  

Tørke – et komplekst fenomen

Alexis Berg finner at tilbakekoblinger mellom land og atmosfære forsterker tendensen til tørke over land ved global oppvarming. Figuren under viser hvordan jordfuktigheten endres mellom periodene 1971–2000 og 2071–2100 basert på 28 modeller og et høyt utslippsscenario (RCP8.5). Vi ser at de fleste modellene gir relativt beskjedne endringer i jordfuktigheten midlet over soner langs breddegradene. Ser vi på det røde feltet, er det likevel en tendens til økt fuktighet nær eller litt nord for ekvator og noe avtakende lenger nord og sør. Ved de nordligste og sørligste breddegradene er det beskjedne endringer i de fleste modellene, men tar en med alle, er spredningen stor i nord.

Linjene viser resultater for 4 modeller. Rødfarget intervall viser området som omfatter halvparten av modellene, mens gulfargen viser hele området som omfatter alle de 28 modellene. De dype minima mellom 20 og 30 grader S og rundt 20 grader nord, skyldes i hovedsak to modeller.

En oversikt over kunnskapen om hvordan global oppvarming påvirker ekstreme værhendelser, er nylig publisert av National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine i USA. Der står det at tørke er et komplekst fenomen som skyldes mange fysiske prosesser og en rekke sosiale faktorer som påvirker forekomst og intensitet. Enkelte sammenhenger er lettere å forstå vitenskapelig enn andre. Dette gjelder spesielt fordampingen som øker med temperaturen, noe som kan forårsake tørke selv om nedbøren er konstant.

Noen viktige områder

Amerikaneren Mathew Barlow og medarbeidere har laget en oversikt over nedbørstendensene i Midtøsten og sørvestlige Asia. En av deres konklusjoner er at nedbøren bestemmes av mange faktorer og forhold ulike steder. Tørke i store regioner kan forekomme når innflytelsen fra ett av disse stedene dominerer, eller flere faktorer trekker i samme retning. Spesielt ser det ut til at forhold i Stillehavet med en kombinasjon av La Niña med varmt vann i det vestlige Stillehavet og i det østlige Indiske hav, har spilt størst rolle ved utbredt tørke, inkludert de to mest alvorlige tørkeperiodene i de siste 50 år; 1999–2001 og 2007–2008.

Siden det generelt har vært temperaturstigning i området er det grunn til å anta at menneskeskapt klimaendringer kan ha forsterket tørken. Forskere har foreslått at tørkeperioden 2007–2008 bidro til konflikten i Syria. Ifølge modellberegninger vil temperaturen fortsette å øke. Modellene gir også at det østlige Middelhavsområdet generelt vil bli tørrere.

Ross Maidment så i fjor på observasjoner og modellberegninger av nedbør over Afrika først og fremst for perioden 1983–2010. Han og kollegene hans finner at observasjonen viser økning i nedbøren i Sahel og Sør-Afrika i perioden, mens nedbøren i Øst-Afrika (omfatter Etiopia, Somalia, Kenya og Tanzania) har avtatt. Studier av ni modeller indikerer at beregninger som benyttet observerte SST-verdier reproduserer mange trekk ved variasjonene i observerte nedbørendringer i Afrika.

Tilbake til Schubert: Forskergruppen hans skriver også om hvordan global oppvarming påvirker nedbøren. I noen regioner virker det som en allerede ser effekter. Det gjelder for eksempel Middelhavsområdet, Sentral-Europa og det sørvestlige USA. Men, skriver de, mye arbeid gjenstår før en forstår virkningen av langtidstrender i SST på tørke i ulike områder. Sahel, grenseområdet mellom Sahara og mer fuktige områder lenger sør, er et område der nedbøren nok har sammenheng med SST, men virkningene er ikke de samme alle steder og i alle sesonger, og variasjoner i andre forhold spiller også en rolle.

Ekstremnedbør

Som nevnt over, er det nylig kommet en rapport om ekstreme værhendelser (NAP). Mens vi tidligere har sagt at det menneskeskapte bidraget til en gitt hendelse ikke kan angis, mener forfatterne at det ikke lenger gjelder i alle tilfeller. Endringer i ekstreme temperaturer er rimelig godt forstått, mens kunnskap om ekstrem nedbør og tørke er middels god. Tørken i California i senere år nevnes som et eksempel. Dette er studert i en rekke arbeider, men konklusjonene om menneskeskapt virkning er til dels motstridende.

Det vil føre for langt å gå inn på mange studier av ekstremnedbør. Her vil jeg bare nevne at Fischer og Knutti utførte modellstudier av endringer i ekstremnedbør ved stigende temperaturøkning. De ser særlig på sannsynlighetene for nedbørepisoder svarende til de kraftigste en prosent og 0,1 prosent av tilfellene i førindustriell tid. De finner at hyppigheten av slike nedbørepisoder øker med henholdsvis 20 prosent (modellresultatene varierte fra 12 til 30 prosent) og 39 prosent (fra 29 til 51 prosent) ved en temperaturøkning på to grader. Ved en økning på 0,85 grader, tilsvarende den temperaturøkningen en har hatt til nå, blir verdiene åtte og 18 prosent.

 

----------------------------------

Referanser

• Barlow, M. og medarbeidere, 2015, A Review of Drought in the Middle East and Southwest Asia. J. Climate. doi:10.1175/JCLID-13-00692.1.
• Berg, A. og medarbeidere, 2016. Land–atmosphere feedbacks amplify aridity increase over land under global warming. Nature Climate Change, published online 16 may, doi:10.1038/nclimate3029.
• Fischer, E.M. og Knutti, R. 2015. Anthropogenic contribution to global occurrence of heavy-precipitation and high-temperature extremes. Nature Climate Change.
• Maidment, R. I. og medarbeidere, 2015, Recent observed and simulated changes in precipitation over Africa, Geophys. Res. Lett., 42, doi:10.1002/2015GL065765.
• NAP, 2016. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Attribution of Extreme Weather Events in the Context of Climate Change. Washington, DC: The National Academies Press. doi: 10.17226/21852.
• Sarojini B.B. og medarbeidere, 2016. Detection and attribution of human influence on regional precipitation. Nature Climate Change, Published online 6 June. DOI: 10.1038/NCLIMATE2976.
• Sherwod, S. 2015. The Sun and the rain. Nature 528, 200–201.