Nguy cơ mưa cực đại ở Châu Âu và lũ lụt là thảm hoạ gây ra bởi các chu trình khí quyển quy mô lớn, hoạt động qua các giai đoạn Đề-các và vận chuyển một lượng nước sâu khổng lồ từ các đại dương. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây cho thấy sự hiểu biết tốt hơn về sự biến thiên của lượng mưa cực đại và dự báo theo mùa có tính biến thiên của nó. Ở đây chúng tôi chỉ ra rằng dao động mưa ở Bắc Đại Tây Dương vào mùa đông (NAO) ở mức độ thấp hơn, tín hiệu ENSO mùa đông có ảnh hưởng kiểm soát không chỉ đồng thời với sự bất thường cực đoan của lượng mưa ở Châu Âu vào mùa đông, mà còn kéo dài vào những thời điểm cực đoan trong các mùa tiếp theo. Theo một mô hình tương tự, sẽ có một dấu hiệu mạnh mẽ về lưu thông khí quyển ở vùng biển Địa Trung Hải vào mùa hè và lượng mưa giảm vào mùa thu, mùa đông và mùa xuân tiếp theo. Các ảnh hưởng kết hợp của các mô hình dao động khí quyển khác nhau đánh dấu một bước tiến đáng kể cho một sự gia tăng khả năng dự báo của lượng mưa cực đoan của châu Âu trong các hệ thống tiên đoán theo thời vụ của bang.
Các sự kiện thời tiết cực đoan như lượng mưa cực đại và lũ lụt đã trở nên thường xuyên và dữ dội theo thời gian. Các sự kiện cực đoan gần đây ở Châu Âu như lũ lụt tàn phá ở Trung Âu vào tháng 8 năm 2002 (thiệt hại: 16.500 triệu USD, tử vong 39) và tháng 5/2013 (thiệt hại: 12.600 triệu USD, tử vong 25) và ở Anh và Xứ Wales Tháng 6, tháng 7 năm 2007 (lỗ: 8.000 triệu USD, số tử vong: 5) dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng và tử vong.
Điều này đã gây ra một mối quan tâm đến những sự kiện cực đoan đe doạ cuộc sống con người. Cơ sở đầu tiên để hiểu rõ hơn về các cơ chế là xác định nguồn gốc của độ ẩm, bằng cách lưu ý thực tế là lượng mưa ở bất kỳ nơi nào trên thế giới có nguồn gốc từ nước bay hơi từ các nguồn nước lớn như đại dương . Các nguồn chính của lượng mưa trên toàn châu Âu gần đây đã được xác định. Chúng khác với mùa khác, với Bắc Đại Tây Dương cung cấp hầu hết độ ẩm cho lượng mưa mùa đông và biển Địa Trung Hải cho lượng mưa vào mùa hè. Với những nguồn ẩm này, câu hỏi đặt ra là mức độ thay đổi của lượng mưa lớn gây ra lũ lụt tàn phá có thể được giải thích bằng các mô hình dao động khí quyển được xác định qua các nguồn ẩm này như thế nào. Chỉ số dao động Bắc Đại Tây Dương (NAO) thể hiện sự khác biệt về sự dị thường lưỡng cực dương giữa áp suất nước biển (SLP) so với nguồn ẩm ướt ở Bắc Đại Tây Dương đã được công nhận là phương thức hàng đầu của sự biến đổi khí hậu Châu Âu trong mùa đông ở miền Bắc. Trong khi các trình điều khiển khí quyển chính của biến đổi lượng mưa mùa đông được thiết lập tốt, lượng mưa mùa hè vẫn không đủ điều kiện do sự phức tạp của lượng mưa vào mùa hè và các yếu tố ảnh hưởng khác nhau. Cũng không có sự đồng thuận rõ ràng về các nguyên nhân có thể có của sự thay đổi trong cường độ mưa cực đại hàng ngày do một phần là do việc hạn chế số liệu hàng ngày với phạm vi phủ đầy đủ về châu Âu.
Để kiểm soát các quá trình khí quyển vận chuyển lượng lớn độ ẩm cho một sự kiện lượng mưa cực đại và để cải thiện các hệ thống dự báo theo mùa xem xét nhiều kiểm soát tương tác điều khiển sự xuất hiện của lượng mưa cực đoan, chúng tôi điều tra mối quan hệ giữa lượng mưa cực đại và lưu thông trong khí quyển. Hơn nữa, chúng tôi ước tính mức độ biến dạng decadal trong lượng mưa cực đại của các mùa khác nhau có thể được giải thích bởi các mô hình lưu thông khí quyển quy mô lớn bao gồm NAO, dao động Bắc cực, chỉ số dao động miền Nam (SOI) và dao động Địa Trung Hải (WeMO) qua hai phương trình phân tích tương quan nhiều biến
Để phân tích sự biến thiên decadal của lượng mưa cực đoan của châu Âu (được định nghĩa ở trên là 5% của tất cả các cường độ mưa hàng ngày), bên cạnh dữ liệu raingauge dài, chúng tôi sử dụng bộ dữ liệu E-OBS với phạm vi không gian đầy đủ và thống nhất trên châu Âu. Tuy nhiên, các dữ liệu gridded có thể có những hạn chế cho phân tích lượng mưa cực đoan. Sự so sánh giữa E-OBS và các dị thường mưa cực tím cho thấy sự dị thường của E-OBS thường theo dõi sự khác biệt về thập phân trong dị thường của cơn mưa to (correlation coefficient = 0.83) với xu hướng chấp nhận được (≃5% Trung bình cộng). Kết quả cho thấy rằng đánh giá quá thấp lượng mưa cực đại bằng dữ liệu cũng dẫn đến một sự đánh giá thấp của dị thường tính toán, nhưng với một cường độ nhỏ hơn. Sự thiên vị là, nói chung, lớn hơn vào mùa hè và mùa thu hơn là vào mùa đông và mùa xuân. Sự thiên vị thấp hơn ở phía Bắc và Tây Âu so với các khu vực phía Nam và phía đông, do mạng lưới đầm rạn dày đặc hơn ở các khu vực cũ.
Sau khi xác nhận dị thường cực đo lượng mưa E-OBS, dị thường decadal được tính cho toàn bộ Châu Âu. Giai đoạn dao động đáng kể đã được quan sát thấy trong những năm gần đây, liên quan đến một số trận lũ lụt thảm khốc trên khắp châu Âu. Bên cạnh sự biến thiên thời gian của lượng mưa cực đoan, có sự khác biệt không gian lớn về dị thường từ Bắc vào Nam và từ Tây sang Đông. Sự chênh lệch lớn của sự bất thường kết tủa cực đại ngay cả trong một khu vực nhỏ được kích hoạt bởi các ảnh hưởng khí hậu do vị trí địa lý của đại dương và đất liền ở lục địa và dãy núi gây ra như là một hàng rào khối lượng không khí thấp. Đối với lượng mưa mùa đông, chủ yếu được kiểm soát bởi các đợt lưu hành quy mô lớn, có hai mô hình phân biệt ở Châu Âu . Sự dị thường về lượng mưa cực tây ở phía bắc và phía tây châu Âu gần giống nhau.
Trái ngược với mô hình này, có một hình mẫu cho những dị thường cực kỳ cực kỳ mùa đông ở phía nam và đông của châu Âu (quanh Địa Trung Hải và Biển Đen). So với lượng mưa mùa đông, sự phân bố không gian của lượng mưa trầm trọng vào mùa hè thì ồn ào hơn do tính chất địa phương và sự đối lưu.
Dựa trên các biến dạng decadal xác định lượng mưa cực đại (> 95 percentile), các nguyên nhân có thể có liên quan đến sự lưu thông khí quyển-đại dương phía sau các biến thể được khám phá để hiểu rõ hơn về các động lực của các thiên tai liên quan đến thời tiết. Không giống như hầu hết các nghiên cứu về biến đổi khí hậu đã kiểm tra mối quan hệ giữa lượng mưa trung bình và lượng mưa cực đại và lưu thông khí quyển bằng các phương pháp tương quan đơn giản, phương pháp QPM (xem Tài liệu và Phương pháp) được áp dụng ở đây cho phép phân tích sâu các trình điều khiển khí quyển có thể có của sự bất thường kết tủa cực đoan . Phương pháp này hoạt động như một bộ lọc để biến đổi thời gian liên tục hàng năm.
Khu vực châu Âu mà mối tương quan giữa sự bất thường của lượng mưa cực đoan và NAO là đáng kể từ 2% (6%) vào mùa xuân đến 21% (36%) vào mùa đông với mức ý nghĩa 0.05 (0.10) (Hình 3a, b ). Để kiểm tra xem ảnh hưởng của NAO đối với lượng mưa cực lạnh ở Châu Âu trong những năm gần đây đã trở nên mạnh mẽ như những năm gần đây, mối quan hệ giữa các dị thường của NAO và các trạm cực đoan mùa đông trong một trăm năm (116 năm) . Kết quả cho thấy có sự tương quan tích cực đáng kể đối với nhiều trạm ở Scandinavia và Tây Âu. Trong khoảng thời gian 91 năm ngắn hơn mà có nhiều dữ liệu về trạm hơn, một số tương quan tiêu cực đáng kể cũng được quan sát ở Nam Âu, bao gồm Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha và Nam Pháp (Hình S6). Ảnh hưởng của NAO vào các mùa khác nhỏ hơn nhiều, mặc dù có sự tương quan tiêu cực đáng kể cho mùa hè ở vùng thưa thớt ở Châu Âu. Albeit NAO năng động nhất hoạt động trong mùa đông, mùa hè NAO có thể được coi là một đối tác yếu hơn tác động ngược lại lượng mưa cực đoan vào mùa hè ở châu Âu.
Có một ý nghĩa quan trọng trong các bản đồ tương quan nếu phần trăm khu vực Châu Âu có tương quan đáng kể ở mức 5% giữa sự bất thường của lượng mưa cực đoan và chỉ số khí hậu thực tế nằm ở phía trên 5% đuôi của khu vực thu được bằng cách sử dụng thời gian sắp xếp ngẫu nhiên. Phương pháp này được sửa đổi cho nhiều tương quan, mỗi lần bằng cách lấy mẫu lại ngẫu nhiên của chuỗi thời gian của hai đầu vào cho mỗi sự kết hợp.
Nguồn: https://www.nature.com/articles/s41598-018-24069-9
