Kalifornien genomgår en rekordstark torka som började i 2012, det värsta i minst 1,200 år. Det kan ses på många sätt: De flesta sötvattensreservoarer torkar upp, grödorna viskar på fälten och grundvattnet är snabbt nedbrytning.
Oavsett vilken definition som används för torka, baserat på meteorologiska, hydrologiska, jordbruks- eller socioekonomiska referenser, visar alla indikatorer en extrem situation på grund av särskilt varma och torra förhållanden. Förra året hade lägsta kalenderårets nederbörd på rekord, vilket leder till akut vattenbrist, grundvattenkrediter för att ersätta det saknade regnet, kritiskt lågt flöde och hög risk för bränder.
Kalifornien och andra sydvästra stater har lidit genom fleråriga torka tidigare, men hur mäter klimatförändringen vad som händer nu? Kan forskare skilja effekten av stigande växthusgasnivåer på den aktuella torkan från andra faktorer? För att kunna svara på dessa frågor måste vi överväga de meteorologiska krafterna som driver Kaliforniens väder.
Ögat på Stilla havet
Kaliforniens vinterfall faller vanligen från östra resande nordstilla stormen, som styrs av den starka floden av vinden som kallas jetström. Årliga variationer i nederbörd påverkas av ett antal faktorer, inklusive El Niño cykel av uppvärmning Stilla havet temperaturer samt långsiktiga svängningar i klimatet som orsakar naturlig variation över decennier eller hundratals år. Också i spel är normala kortsiktiga förändringar i atmosfären och effekten av långsiktiga klimatförändringar.
Ett vidhållande högtrycksvädermönster, med namnet NOAA Torka orsakas när det finns en väsentlig minskning av antalet nederbördsbärande Stilla havet för att nå västkusten. De blockeras av en region med ständigt högt atmosfärstryck, kallat en övre nivå åsen (se figur ovan). Denna högtryckskammare styr strålströmmen mot ett mycket nordligare spår. Resultatet är att de flesta fällningssystem saknar Kalifornien, med några av dem som går så långt norrut som British Columbia och Alaska.
I 2013 och 2014 var havytemperaturen i norra Stilla havet ovanligt högt, vilket skapade förutsättningarna för en beständig högtrycksrygg och därmed torrhet över Kalifornien. Dessutom är minskad arktisk sjö is förknippad med varmare ytemperatur i Stilla havet och minskat regn och snöfall i den västra delen av USA från nordväxeln i stormspåret.
Hållbart högt tryck orsakar en nedåtgående luftrörelse, känd som nedsänkning, vilket leder till brist på molntäcke och så småningom hetare temperaturer på land. Och med högre ytemperaturer torkar marken när mer vatten avdunstar i luften.
Högre temperaturer kombinerat med något minskat nederbörd - ibland kallade "varma torka" - spelar en viktig roll när det gäller att minska tillgången på vatten. När det gäller Kalifornien föll fällningen i vinter i form av regn istället för snö i Sierra bergen på grund av höga temperaturer Snöpackning är avgörande för att den lagrar vatten och släpper den långsamt. Tunnare snowpack innebär mindre vatten som lagras på marken för användning på sommaren. Så till och med en normal nederbördsmängd men fallen i form av regn innebär mindre vatten tillgängligt.
Klimatfingeravtryck?
Kalifornien har upplevt långvarig torka tidigare. Till exempel, under den medeltida uppvärmningsperioden mellan 900 och 1330 AD, omfattande och ihållande megatorka inträffade i västra Nordamerika. Paleoklimatstudier som använder proxydokument som trädringar visar att svåra torktider inträffade under perioder med högre temperaturer.
Storleken på underskottet i nederbörd från att flytta atmosfäriska förhållanden i dagens torka är inte så ovanligt jämfört med tidigare observationer. Det finns dock också en bakgrund av ovanligt hög temperatur nuförtiden, vilket klart överstiger den medeltida uppvärmningsperioden.
Så det här är en dubbel whammy för den hydrologiska balansen: mindre nederbörd och mer förångning och transpiration eller vattenavdunstning genom växter på grund av den varma luften.
Running the Numbers
Så den aktuella torkan ger upphov till minst två frågor: För det första är den här rekordbrytande torkan från 21-talet relaterad till antropogen klimatförändring, och för det andra har långvarig uppvärmning förändrat sannolikheten för att nederbördsunderskott kommer att ge extremtorka i framtiden?
Att upptäcka och tillskriva observerade eller projicerade effekter på manskadade klimatförändringar är inte en enkel uppgift. Men det finns några stöd för att förbättra numeriska klimatmodeller och rekordet av flera olika meteorologiska och hydrologiska händelser som redan händer, inklusive värmeböljor, översvämningar eller torka.
Direkt orsakssamband är dock nästan omöjligt att fastställa i ett komplext system som klimatsystemet, eftersom interaktioner och återkopplingar bara raderar vad som verkar vara orsakssamband.
Ändå kan statistisk analys av tidigare data hjälpa till genom att ge sannolikheten för att vissa händelser uppträder. Vetenskapsmän kan också driva klimatmodellsexperiment som endast omfattar naturliga variationer och omfattar därmed konstgjorda faktorer, som växthusgaser. Dessa verktyg tjänar till att lyfta fram och skilja de dominerande mekanismer som är ansvariga för vissa luftcirkulationsegenskaper.
Dessa simuleringar av klimatmodeller visar att de extrema och bestående cirkulationsmönstren som har orsakat torka på västkusten detta århundrade beror på antropogena yttre krafter, inte naturliga orsaker.
Till exempel, i fallet med den långvariga regionen med högt tryck - med namnet "löjligt fjädrande ås"- sannolikheten för en händelse som observerats i 2012-2013 är en i vart 420 år!
Studier tyder på att klimatförändringar kan ge upphov till a nya klimatregimer, en där år med låg nederbörd kommer att åtföljas av varma förhållanden, vilket skapar ovannämnda "varma torka".
Denna förutsägelse tyder på en växande risk för oöverträffad torka i Kalifornien, och de västra USA i allmänhet, som främst drivs av varmare temperaturer, minskade snowpack och sen vår och sommarjordfuktighet, även utan betydligt torrare nederbördsmönster.
Allt detta innebär att upprätthållande av vattenförsörjning i delar av sydvästra kommer att bli en utmaning i år - och i framtiden.
Om författaren
Catherine Gautier är professor Emerita av geografi vid University of California, Santa Barbara. Forskningsintressen inkluderar Global Strålning och Vatten, El Niño, Moln, Aerosol och Klimat, Global Remote Sensing, Earth System Science Education
Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.
