En tornado vælter nær Traer, Iowa. (Brad Goddard, Orion, IL/NOAA) Det dødelige tornado-udbrud, der rev gennem samfund fra Arkansas til Illinois natten mellem den 10. og 11. december 2021, var så usædvanligt i sin varighed og styrke, især for december, at mange mennesker inklusive den amerikanske præsident er spørger, hvilken rolle klimaforandringerne kunne have spillet – og om tornadoer bliver mere almindelige i en opvarmende verden.
Begge spørgsmål er lettere stillet end besvaret, men forskning giver nye spor.
jeg er en atmosfærisk videnskabsmand der studerer svære konvektive storme som tornadoer og påvirkninger af klima forandring . Her er hvad videnskabelig forskning viser indtil videre.
Klimamodeller kan endnu ikke se tornadoer – men de kan genkende tornadoforhold
For at forstå, hvordan stigende globale temperaturer vil påvirke klimaet i fremtiden, bruger forskere komplekse computermodeller, der karakteriserer hele jordsystemet, fra Solens energi, der strømmer ind til, hvordan jorden reagerer og alt derimellem, år til år og årstid til sæson.
Disse modeller løser millioner af ligninger på globalt plan. Hver beregning lægger op, og kræver langt mere computerkraft, end en stationær computer kan klare.
(Mike Coniglio / NOAA NSSL)
Ovenfor: En forsker hos NOAA og Oklahoma Cooperative Institute forbereder et lysdetektions- og afstandssystem til at indsamle data på kanten af en storm.
For at fremskrive, hvordan Jordens klima vil ændre sig gennem slutningen af århundredet, er vi i øjeblikket nødt til at bruge en bred skala. Tænk på det som zoomfunktionen på et kamera, der ser på et fjernt bjerg.
Du kan se skoven, men individuelle træer er sværere at skelne, og en fyrrekogle i et af disse træer er for lille til at se, selv når du sprænger billedet i luften. Med klimamodeller, jo mindre objektet er, jo sværere er det at se.
Tornadoer og de voldsomme storme, der skaber dem, er langt under den typiske skala, som klimamodeller kan forudsige.
Det, vi i stedet kan gøre, er at se på de store ingredienser, der gør betingelserne modne for, at tornadoer kan dannes.
To nøgleingredienser til kraftige storme er (1) energi drevet af varm, fugtig luft, der fremmer stærk opstrømning, og (2) ændring af vindhastighed og retning, kendt som vindskæring , som gør det muligt for storme at blive stærkere og længere.
En tredje ingrediens, som er sværere at identificere, er en trigger til at få storme til at danne sig, såsom en rigtig varm dag eller måske en koldfront. Uden denne ingrediens fører ikke alle gunstige omgivelser til alvorlige storme eller tornadoer, men de to første forhold gør stadig alvorlige storme mere sandsynlige.
Ved at bruge disse ingredienser til at karakterisere sandsynligheden for, at alvorlige storme og tornadoer dannes, kan klimamodeller fortælle os noget om den ændrede risiko.
Hvordan stormforholdene sandsynligvis vil ændre sig
Klimamodelfremskrivninger for USA tyder på, at den samlede sandsynlighed for gunstige ingredienser for voldsomme storme vil stige i slutningen af det 21. århundrede . Hovedårsagen er, at opvarmning af temperaturer ledsaget af stigende fugt i atmosfæren øger potentialet for kraftige opstrømninger.
Stigende globale temperaturer driver markante ændringer for årstider, som vi traditionelt opfatter som sjældent at producere hårdt vejr.
Stærkere stigninger i varm fugtig luft i efteråret, vinteren og det tidlige forår betyder, at der vil være flere dage med gunstige miljøer med kraftigt tordenvejr – og når disse storme opstår, har de potentiale for større intensitet.
Hvad viser undersøgelser om frekvens og intensitet
Over mindre områder kan vi simulere tordenvejr i disse fremtidige klimaer, hvilket får os tættere på at svare på, om der vil dannes voldsomme storme. Flere undersøgelser har modellerede ændringer til hyppigheden af intense storme for bedre at forstå denne ændring af miljøet.
Vi ser allerede beviser i de sidste par årtier på skift mod forhold, der er mere gunstige for alvorlige storme i de køligere årstider, mens sandsynligheden for, at storme dannes om sommeren, er faldende.
For tornadoer bliver tingene sværere. Selv i en ellers spot-on vejrudsigt for den næste dag, er der ingen garanti for, at der vil dannes en tornado. Kun en lille brøkdel af de storme, der produceres i et gunstigt miljø, vil overhovedet producere en tornado.
Adskillige simuleringer har undersøgt, hvad der ville ske, hvis en tornado udbrud eller en tornado-producerende storm fandt sted ved forskellige niveauer af global opvarmning.
Fremskrivninger tyder på det stærkere, tornado-producerende storme kan være mere sandsynligt, når de globale temperaturer stiger, selvom de styrkes mindre, end vi kunne forvente af stigningen i tilgængelig energi.
Virkningen af 1 grads opvarmning
Meget af det, vi ved om, hvordan et opvarmende klima påvirker alvorlige storme og tornadoer, er regionalt, primært i USA. Ikke alle regioner rundt om på kloden vil opleve ændringer i alvorlige stormmiljøer i samme hastighed.
I en nyere undersøgelse , fandt kolleger og jeg ud af, at stigningshastigheden i miljøer med alvorlige storme vil være større på den nordlige halvkugle, og at den stiger mere på højere breddegrader.
I USA tyder vores forskning på, at for hver 1 grad Celsius (1,8 F), som temperaturerne stiger, er en stigning på 14-25 procent i gunstige miljøer sandsynligvis i forår, efterår og vinter, med den største stigning om vinteren.
Dette er primært drevet af den stigende energi, der er tilgængelig på grund af højere temperaturer. Husk på, at det her handler om gunstige miljøer, ikke nødvendigvis tornadoer.
Hvad siger dette om decembers tornadoer?
At svare på, om klimaændringer påvirkede sandsynligheden eller intensiteten af tornadoer i udbruddet i december 2021 , er det stadig svært at tilskrive en enkelt begivenhed som denne til klimaændringer. Kortsigtede påvirkninger som El Niño-Sydlige Oscillation kan også komplicere billedet.
Der er bestemt signaler, der peger i retning af en mere stormende fremtid, men hvordan dette manifesterer sig for tornadoer er et åbent forskningsområde. 
John Allen , lektor i meteorologi, Central Michigan University .
Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons-licens. Læs original artikel .