Hydrometeorologiska extremer i framtida klimat

Kommer extremer intensifieras i ett varmare klimat?

Vertical-Rainfall
Tvärsnitt av nederbörd från en sekvens av konvektiva moln som observerats från en vertikal radar.

Visst är regn fascinerande?! Ibland faller det som en lätt uppfriskande dimma och andra gånger som ett vattenfall. Bildandet av nederbörd påverkas av alla skalor, från mikrofysiska processer till storskalig atmosfärisk cirkulation. Vidare påverkar regnet i sig dessa processer, vilket gör det till ett mycket invecklat fenomen att studera. I detta forskningsområdet studerar vi två huvudspår: (i) användningen av fjärranalys för att förbättra beskrivningen av nedbörd på både en global skala för hydrologisk modellering och på kilometerskala för att studera extrema händelser, och (ii) förändringar i hydrometeorologiska extremer på lokal och global skala.

Fjärranalys för bättre förståelse av nederbördsextremer
Fjärranalys av nederbörd från mark- och satellitradar ger en långt bättre rumslig täckning och ofta högre tidsupplösning än traditionella stationsobservationer. Långa dataserier med förbättrad kvalitet i olika delar av världen innebär nya möjligheter till att studera nederbördssytem i både traditionell mening (hur de påverkar området de passerar), men även hur systemens livscykel ser ut i deras eget referenssystem (tracking). Studier av radar och satellitdata kan därigenom ge en djupare förståelse för nederbördsextremer och hur de påverkas av yttre förhållanden som till exempel förändrad temperatur, luftfuktighet eller cirkulationsmönster.

Hydrometeorologiska extremer på global skala
Den hydrologiska modellen HYPE har nyligen utvidgats till en globalt modell, och genom kontrakt med C3S byggs intern kompetens för att hantera biasjustering, meteorologisk analys och hydrologisk modellering för stora ensemler, i regioner över hela världen. Detta ger en unik möjlighet att utforska hydrometeorologiska extremer på global skal, samt att utvärdera osäkerheter i klimatprojektioner.

Forsknings- och utvecklingsfrågor

Hur kan man kombinera observationstyper för att förbättra nederbördsprodukterna?
Fjärranalys ger högre rumslig täckning vid hög tids och rumsupplösning. HIPRAD-metoden kommer att vidareutvecklas för att hantera flera datakällor, såsom mark- och rymdbaserad radarmätning samt mätare och annan markbaserad data. Även molnobservationer kommer utforskas.

Kan vi härleda grundläggande principer för intensifieringen av nedbördsextremer i nuvarande data?
Studier av regnupplösning med hög upplösning och spårning av regnområden ger en djupare förståelse av molnsystem och hur de utvecklas i rum och tid. Vi studerar till exempel växelverkan mellan moln och dess relation till extrema händelser.

Hur kommer hydrologiska ytterligheter att förändras i framtiden?
Vattencykeln intensifieras i de flesta delar av världen, och vi studerar hur det påverkar torka och översvämningshändelser. Vi undersöker också klimatprojektioner och deras begränsingar; till exempel hur osäkerheter i projektionerna påverkas av naturliga variationer och biasjusteringstekniker.

Våra främsta publikationer inom detta fokusområde

Berg, P.; Donnelly, C. & Gustafsson, D. Near-real-time adjusted reanalysis forcing data for hydrology, Hydrology and Earth System Sciences, Copernicus GmbH, 2018, 22, 989-1000, doi.org/10.5194/hess-22-989-2018

Berg, P.; Norin, L. & Olsson, J. Creation of a high resolution precipitation data set by merging gridded gauge data and radar observations for Sweden, Journal of Hydrology, 2016, 541, 6-13, doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.11.031

Berg, P.; Haerter, J. O.; THejll, P.; Piani, C.; Hagemann, S. & Christensen, J. H. Seasonal characteristics of the relationship between daily precipitation intensity and surface temperature, Journal of Geophysical Research, 2009, 114, 9 PP. doi.org/10.1029/2009JD012008

Berg, P.; Moseley, C. & Haerter, J. Strong increase in convective precipitation in response to higher temperatures, Nature Geosci., 2013, 6(3), 181-185, doi.org/10.1038/ngeo1731

Moseley, C.; Berg, P. & Haerter, J. O. Probing the convection life-cycle by iterative rain cell tracking, Journal of Geophysical Research, 2013, 118, 13361-13370, doi.org/10.1002/2013JD020868

Moseley, C.; Hohenegger, C.; Berg, P. & Haerter, J. Convective extremes driven by cloud-cloud interaction, Nature Geoscience, 2016, 9, 748-752, doi.org/10.1038/ngeo2789