Was ist ein atmosphärischer Fluss?Anhand von Überschwemmungen und Schlammlawinen in Kalifornien erklärt ein Hydrologe die Vor- und Nachteile dieser Stürme und wie sie sich verändern

Millionen Kalifornier waren es unter Hochwasserwarnungen als kraftvoller atmosphärischer Fluss brachte Anfang Februar 2024 heftigen Regen an die Westküste.Los Angeles sah einer der regenreichsten Tage seit Beginn der Aufzeichnungen mit über 10 cm Regen im Februar.4.Andere Gemeinden wurden von mehr als 12 Zoll Regen getroffen und gemeldet großflächige Überschwemmungen. Trümmer und Erdrutsche abschalten Abschnitte von Autobahnen Und Straßen nach Malibu.

Es war das das Neueste aus einer Reihe von atmosphärischen Flüssen, die extreme Regenfälle an die Westküste bringen.Während diese Stürme wegen der Schäden, die sie anrichten können, gefürchtet sind, sind sie auch für die Wasserversorgung der Region, insbesondere in Kalifornien, von entscheidender Bedeutung Qian Cao, erklärt ein Hydrologe an der University of California, San Diego.

Was sind atmosphärische Flüsse?

Ein atmosphärischer Fluss ist ein schmaler Korridor oder Faden aus konzentriertem Wasserdampf, der in der Atmosphäre transportiert wird.Es ist wie ein Fluss am Himmel, der sein kann 1.000 Meilen lang.Im Durchschnitt haben atmosphärische Flüsse etwa doppelt so viel wie der reguläre Fluss des Amazonas.

Wenn atmosphärische Flüsse gegen Berge stoßen oder in die lokale atmosphärische Dynamik geraten und zum Aufsteigen gezwungen werden, kühlt und kondensiert die von ihnen transportierte Feuchtigkeit, sodass es zu heftigen Niederschlägen oder Schneefällen kommen kann.

Atmosphärische Flüsse kommen auf der ganzen Welt vor, am häufigsten in den mittleren Breiten.Sie entstehen, wenn sich großräumige Wettermuster zu schmalen Kanälen oder Filamenten mit intensivem Feuchtigkeitstransport zusammenfügen.Diese beginnen über warmem Wasser, typischerweise tropischen Ozeanen, und werden von niedrig gelegenen Jetstreams vor Kaltfronten außertropischer Wirbelstürme zur Küste geleitet.

Entlang der USAAn der Westküste dient der Pazifische Ozean als Feuchtigkeitsreservoir für den Sturm und die Bergketten wirken als Barrieren, weshalb es an den Westseiten der Küstenketten und der Sierra Nevada so viel Regen und Schnee gibt.

Warum stellen aufeinanderfolgende atmosphärische Flüsse ein hohes Hochwasserrisiko dar?

Aufeinanderfolgende atmosphärische Flüsse, sogenannte AR-Familien, kann zu erheblichen Überschwemmungen führen.

Die ersten heftigen Regenfälle durchnässen den Boden.Als Es kommt zu aufeinanderfolgenden Stürmen, ihr Niederschlag fällt auf Böden, die kein weiteres Wasser aufnehmen können.Das trägt zu mehr Abfluss bei.Flüsse und Bäche füllen sich.In der Zwischenzeit kann es aufgrund der warmen Temperaturen zu einer Schneeschmelze kommen, was das Abfluss- und Überschwemmungsrisiko weiter erhöht.

Kalifornien erlebte eine historischer Lauf von neun aufeinanderfolgenden atmosphärischen Flüssen innerhalb von drei Wochen im Dezember 2022 und Januar 2023.Die Stürme half dabei, die meisten Stauseen wiederherzustellen Nach mehreren Dürrejahren erreichten sie im Jahr 2023 zwar wieder historische Durchschnittswerte, verursachten aber auch Schäden Überschwemmungen und Murgänge.

Die Ursache von AR-Familien ist ein aktives Forschungsgebiet.Im Vergleich zu einzelnen atmosphärischen Flussereignissen sind AR-Familien tendenziell mit niedrigeren Luftdruckhöhen im Nordpazifik, höheren Druckhöhen über den Subtropen, einem stärkeren und zonal ausgedehnteren Jetstream und wärmeren tropischen Lufttemperaturen verbunden.

Großräumige Wettermuster und Klimaphänomene wie die Madden-Julian-Oszillation, oder MJO, spielen ebenfalls eine wichtige Rolle in der Generation der AR-Familien.Zu Beginn des Jahres 2023 kam es zu einer aktiven MJO-Verschiebung, die die Wahrscheinlichkeit einer erhöhten atmosphärischen Flussaktivität über Kalifornien erhöht.

Eine aktuelle Studie von Wissenschaftlern in Stanford und der University of Florida ergab, dass Stürme innerhalb von AR-Familien auftreten drei- bis viermal größeren wirtschaftlichen Schaden verursachen wenn die Stürme nacheinander auftauchen, als sie von selbst verursacht hätten.

Wie wichtig sind atmosphärische Flüsse für die Wasserversorgung der Westküste?

Ich bin Forschungshydrologe und konzentriere mich daher auf die hydrologischen Auswirkungen atmosphärischer Flüsse.Obwohl sie zu Überschwemmungsgefahren führen können, sind atmosphärische Flüsse auch für die Wasserversorgung des Westens von wesentlicher Bedeutung.Für das Ende waren atmosphärische Flüsse verantwortlich mehr als ein Drittel einer der größten Dürren in der Region, darunter die schwere Dürre in Kalifornien von 2012 bis 2016.

Atmosphärische Flüsse liefern durchschnittlich 30 % bis 50 % des jährlichen Niederschlags an der Westküste.

Sie tragen auch zur Schneedecke bei, die einen erheblichen Teil der ganzjährigen Wasserversorgung Kaliforniens liefert.

In einem durchschnittlichen Jahr werden ein bis zwei Flüsse mit extremer Atmosphäre und Schnee den Hauptbeitrag zur Schneedecke in der Sierra Nevada leisten.Zusammen werden atmosphärische Flüsse entstehen tragen etwa 30 bis 40 % bei der gesamten Schneeansammlung einer durchschnittlichen Saison dort.

Deshalb sind meine Kollegen vom Zentrum für westliche Wetter- und Wasserextreme an der Scripps Institution of Oceanography, Teil der University of California, San Diego, arbeiten daran Verbesserung der atmosphärischen Flussvorhersagen und -vorhersagen.Wasserverwalter müssen in der Lage sein, Stauseen zu regulieren und herauszufinden, wie viel Wasser sie für die Trockenzeit sparen können, und gleichzeitig in den Stauseen noch Spielraum für die Bewältigung des Überschwemmungsrisikos durch künftige Stürme zu lassen.

Wie wirkt sich die globale Erwärmung auf atmosphärische Flüsse aus?

Wärmere Luft kann halten mehr Feuchtigkeit.Wenn die globalen Temperaturen in Zukunft steigen, können wir mit intensiveren atmosphärischen Flüssen rechnen, die zu einem Zunahme von Stark- und Extremniederschlagsereignissen.

Meine Forschung zeigt auch, dass Flüsse atmosphärischer sind treten wahrscheinlich gleichzeitig bei bereits nassen Bedingungen auf.Damit steigt auch die Wahrscheinlichkeit extremer Überschwemmungen.Eine andere Studie von Wissenschaftlern der University of Washington legt nahe, dass es eine geben wird saisonale Verschiebung zu stimmungsvolleren Flüssen früher in der Regenzeit.

Es werden wahrscheinlich auch noch mehr sein Schwankungen von Jahr zu Jahr im jährlichen Gesamtniederschlag, insbesondere in Kalifornien, wie eine Studie meiner Kollegen vom Center for Western Weather and Water Extremes-Projekten ergab.

Dieser Artikel wurde im Februar aktualisiert.5. Februar 2024, mit Überschwemmungen und Schlammlawinen in Kalifornien.