Открытия, подробно описанные в выпуске журнала Nature Climate Change от 28 апреля, являются результатом нового сотрудничества ученых-климатологов и статистиков, которые сосредоточили свое внимание на использовании статистических методов для анализа редких геофизических явлений. Эти новые подходы показывают, что как интенсивность периодов экстремальной влажности, так и количество периодов экстремальной засухи во время сезона южноазиатских муссонов увеличивались в последние десятилетия.
«Мы смотрим на экстремальные осадки, которые случаются не чаще нескольких раз в год, но могут иметь очень большое влияние», — сказал старший автор Ноа Диффенбо, доцент кафедры экологических наук о системе Земли и старший научный сотрудник Стэнфорд-Вудского института. Среда. «Наличие этих расширенных статистических тестов — огромный шаг вперед и позволило обнаружить важные изменения в наблюдаемых записях».
В новом исследовании Диффенбо и аспирант Дипти Сингх сотрудничали с Бала Раджаратнам, доцентом кафедры статистики и науки об окружающей среде Земли, и Майклом Циангом, аспирантом исследовательской группы Раджаратнама.Жизненно важно для сельского хозяйства Индии
Летний муссон в Южной Азии — это ежегодная ветровая погода, на которую приходится 85 процентов годовых осадков в Индии, и она имеет жизненно важное значение для сельскохозяйственного сектора страны. Сезон дождей начинается в июне и длится до сентября.«Муссон обычно начинается на юге Индии и распространяется через субконтинент. К середине июля он распространяется на весь субконтинент», — сказал Сингх, ведущий автор нового исследования.
Сингх сказал, что экстремальные осадки в месяцы сезона муссонов могут быть столь же важны, как и общее количество получаемой воды. Например, на критических стадиях роста сельскохозяйственных культур слишком много дней без дождя может снизить урожайность или привести к неурожаю, что может отразиться на экономике Индии, зависящей от сельского хозяйства. В то же время короткие периоды очень сильных дождей могут вызвать гуманитарные катастрофы, как, например, в 2005 году, когда в результате сильного наводнения в Мумбаи погибли тысячи людей.
Поскольку такие экстремальные явления случаются редко, их бывает сложно изучить объективно. Для нового исследования Диффенбо и его команда хотели проверить, изменилась ли картина экстремально влажных и засушливых «периодов» во время сезона дождей за последние десятилетия.
Влажные и засушливые периоды определялись как три или более последовательных дня с чрезвычайно сильным или малым количеством осадков, соответственно.Команда сравнила данные об осадках, собранные Индийским метеорологическим департаментом и другими источниками за 60-летний период. Они использовали строгие статистические методы для сравнения пикового количества дождевых дождей в течение двух периодов времени: с 1951 по 1980 год и с 1981 по 2011 год.
Команда специально изучила количество осадков в течение июля и августа, которые являются пиком лета в Южной Азии. сезон дождей. Анализ был сосредоточен на центральной части Индии, которая является ядром муссонного региона и имеет чрезвычайно высокую плотность населения.
Соответствующие статистические инструментыКоманда проанализировала данные о муссонах в Индии, используя статистические инструменты, которые учитывают так называемые пространственные и временные отношения, которые обычно игнорируются в «классических» или «готовых» статистических инструментах, которые изначально были разработаны для использования в области биологии. , медицина и сельское хозяйство.
Такие «пространственно-временные зависимости» особенно важны при изучении температуры, осадков и других геофизических явлений, которые могут меняться в ежедневном масштабе, сказал Раджаратнам. Например, если сегодня идет дождь, вероятность того, что он пойдет завтра, выше, потому что штормовая система уже действует.«Я был заинтригован, когда Ной подошел к нам с идеей сотрудничества, потому что многие исследования, опубликованные по этой теме, не используют статистические методы, которые учитывают пространственно-временные зависимости», — сказал Раджаратнам, который также является аффилированным преподавателем Стэнфордского университета.
Институт окружающей среды Вудса.Изменение режима выпадения осадковКогда члены группы проанализировали данные о муссонах в Индии с использованием своих статистических методов, они обнаружили, что, хотя среднее общее количество осадков в течение сезона муссонов снизилось, изменчивость количества осадков в месяцы пикового сезона дождей увеличилась.
В частности, исследователи наблюдали увеличение интенсивности периодов дождя и частоты периодов засухи.«Статистические методы показывают, что изменения этих характеристик устойчивы и что эти изменения вряд ли произойдут чисто случайно», — сказал Сингх.Выводы команды совпадают с историями, рассказанными индийскими фермерами за последние десятилетия, сказал Сингх, чья семья живет в регионе страны, пострадавшей от муссонов.
«Мой дедушка вырос в деревне, которая в первую очередь зависит от сельского хозяйства, и фермеры, которые там живут, говорят, что режим муссонных дождей изменился», — сказала она. «За последнее десятилетие они заметили, что дожди идут сильными порывами и выпадают раньше в сезон дождей, а периоды засухи длятся дольше».Команда также обнаружила изменения в атмосфере, такие как ветер и влажность, которые, вероятно, ответственны за изменения во влажные и засушливые периоды. Диффенбо сказал, что следующим шагом будет исследование того, что может вызывать изменения в атмосфере.
«Есть много прогнозов, что глобальное потепление вызовет более сильные ливни и более частые засушливые периоды», — сказал Диффенбо. «Это то, что мы обнаружили здесь, но Индия — сложный регион, поэтому мы хотим убедиться, прежде чем указывать пальцем на глобальное потепление или любую другую причину».