今年冬天，旧金山湾区被大气河流中充满水分的暴风雨袭击。当大气水蒸气被强风吹过太平洋时，大气的河流形成大部分湾区的降水。
旧金山市和县(CCSF)正在与劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和Silvestrum气候协会的专家合作，评估气候变化如何影响大气河流和相关降水的强度，以及这些变化如何影响San Francisco及其基础设施。
伯克利实验室气候科学家克里斯蒂娜帕特里科拉和迈克尔韦纳将利用他们开发，发表和以前用于研究气候变化如何影响飓风玛丽亚，卡特里娜和艾尔玛的计算方法以及2013年科罗拉多风暴造成的记录洪水。在与CCSF的合作中，研究人员将采用类似的方法，利用气候模型首先模拟严重影响湾区的历史风暴，然后预测未来温室气体浓度的增加可能会改变类似的风暴。
“我们将考虑两种主要类型的湾区风暴 - 大气河流和中纬度气旋 - 因为气候变化可能会对两种风暴类型产生不同的影响。通过考虑两者，我们可以更全面地了解气候如何改变可能会影响未来的降水，“伯克利实验室气候与生态系统科学部门的研究科学家Patricola说。
目前最先进的长期气候模拟正在接近25公里的分辨率，这可以广泛地代表大气河流。然而，即使在25公里处，气候模型也难以代表极端降雨事件的严重程度，无法区分海湾和半岛，包括其地形。
国家能源研究科学计算中心(NERSC)的先进超级计算机是伯克利实验室能源办公室科学用户设施，允许Patricola和Wehner以3公里的分辨率进行气候模拟，更适合代表强降雨速率并以更适合当地决策者的决议提供降水数据。他们开发了一种高分辨率的“后报”方法，可以量化气候变化如何改变极端天气事件的强度。
研究人员在2018年进行的一项研究表明，气候变化使卡特里娜，伊尔玛和玛丽亚等近期飓风的降雨量增加了5%至10%。去年的一项研究发现，在2013年科罗拉多州博尔德的洪水事件中，气候变化大大增加了降雨量，冲刷了500英里的道路和30座桥梁。Patricola和Wehner将使用类似方法对湾区极端降水进行分析。
旧金山是该国第七大繁忙机场的所在地，拥有100多年历史的海堤，位于海滨和海湾之间。Anna M. Roche是旧金山公用事业委员会的项目经理，他参与CCSF的工作，以更好地了解气候变化引起的极端降水可能如何影响湾区。根据罗氏公司的说法，CCSF将受益于气候模拟，其分辨率为3公里而不是25公里。
“考虑到旧金山的面积(11.5公里x 11.5公里) - 以及我们沿海并以我们的速度获得大气河流的事实 - 全球气候模型的分辨率超过25公里根本不足以告诉我们，“罗氏说。“气候模型使我们能够专注于风暴对特定3公里区域的影响的能力使CCSF能够考虑更有意义的决策。”
帕特里科拉说，仅凭观测就很难确定气候变化如何影响风暴的严重程度，因为自然变率可以驱动风暴特征的大变化，而极端事件则相对罕见。“气候建模方法使我们能够专注于最具影响力的罕见风暴，并模拟这些风暴的大样本量，”她说。“挑战在于标准气候模型难以代表极端降雨率。”
“我们的高分辨率模型将使我们能够代表影响旧金山湾区的极端降雨率。这对于对气候变化下的极端天气状况进行可靠预测非常重要，”她说。
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