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C.1.2. Recent Trends in Regional and Global Intense Precipita9on Pa:erns P. Ya. Groisman University Corp. for Atmospheric Research at NOAA


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SLIDE 1

¡ ¡C.1.2. ¡Recent ¡Trends ¡in ¡Regional ¡and ¡ Global ¡Intense ¡Precipita9on ¡Pa:erns ¡ ¡

  • P. ¡Ya. ¡Groisman ¡ ¡

University ¡Corp. ¡for ¡Atmospheric ¡Research ¡ ¡ ¡ at ¡NOAA ¡Na9onal ¡Clima9c ¡Data ¡Center ¡ ¡ Asheville, ¡North ¡Carolina, ¡USA ¡ Richard ¡W. ¡Knight ¡ ¡ North ¡Carolina ¡State ¡University ¡ ¡ at ¡NOAA ¡Na9onal ¡Clima9c ¡Data ¡Center ¡ ¡ Asheville, ¡North ¡Carolina, ¡USA ¡ ¡

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SLIDE 2

… and (by implication) a possible reduction

  • f the frequency of rainy days
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SLIDE 3

Changes ¡of ¡the ¡frac9on ¡of ¡moderately ¡heavy ¡ precipita9on ¡(from ¡13 ¡to ¡25 ¡mm) ¡with ¡9me, ¡past ¡ three ¡decades ¡versus ¡previous ¡period ¡ ¡ ¡

Frac9on ¡of ¡“moderately ¡intense” ¡precipita9on ¡within ¡the ¡intense ¡ precipita9on ¡spectra ¡is ¡decreasing ¡over ¡most ¡of ¡the ¡con9guous ¡U.S. ¡ ¡

  • No change
  • Increase
  • Decrease
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Changes ¡in ¡rainfall ¡intensity ¡ ¡

Why ¡do ¡we ¡expect ¡changes? ¡

  • Climatology ¡
  • Models ¡
  • Models ¡+ ¡Observa<ons ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡ What ¡have ¡we ¡already ¡observed? ¡

¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Why ¡are ¡changes ¡in ¡the ¡rainfall ¡intensity ¡not ¡so ¡ visible ¡in ¡changes ¡in ¡flood ¡events? ¡

Regions with statistically significant annual increases in “very heavy” precipitation over the United States Regions with disproportional increase (+) and decrease (-) in heavy precipitation

Projected changes in “very heavy” precipitation with the CO2 doubling Groisman et al. 2005, J. Climate

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SLIDE 5

Regions ¡with ¡dispropor9onate ¡changes ¡in ¡intense ¡ precipita9on ¡during ¡the ¡past ¡decades ¡compared ¡to ¡the ¡ change ¡in ¡the ¡annual ¡and/or ¡seasonal ¡precipita9on ¡

Easterling et al. 2000, substantially updated from Groisman et al. 2005, Zhai et al. 2005, Roy and Balling 2004, Aguilar et al. 2005, Brunetti et al. 2004, Cavazos 2008, Zolina et al. 2010; and finalized in Groisman and Knight 2012. Thresholds used to define “heavy” and “very heavy” precipitation vary by season and region.

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SLIDE 6

Precipita9on ¡and ¡“very ¡heavy” ¡ precipita9on ¡in ¡Fennoscandia ¡

All ¡increases ¡in ¡ the ¡second ¡half ¡

  • f ¡the ¡20th ¡

century ¡have ¡

  • ccurred ¡in ¡the ¡

past ¡25 ¡yrs ¡ ¡ ¡

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SLIDE 7

Case ¡Study: ¡ ¡ Intense ¡precipita9on ¡over ¡ the ¡Con9guous ¡United ¡ States ¡(CONUS) ¡

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SLIDE 8

Two ¡sta9on ¡networks ¡with ¡long-­‑term ¡precipita9on ¡9me ¡ series ¡of ¡hourly ¡and ¡daily ¡precipita9on ¡available ¡for ¡the ¡past ¡ 60 ¡years ¡over ¡the ¡con9guous ¡United ¡States. ¡ ¡

Blue ¡dots ¡on ¡the ¡maps ¡show ¡distribu9on ¡of ¡3076 ¡sta9ons ¡with ¡hourly ¡ precipita9on ¡data ¡sta9ons ¡(HPD, ¡le\) ¡and ¡5885 ¡long-­‑term ¡daily ¡ coopera9ve ¡observer ¡(COOP) ¡sta9ons ¡(right). ¡ ¡

¡

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Observed Increases in Very Heavy Precipitation during the 1958 to 2010 period (USGCRP 2009) ¡

Percent increases in the amount falling in very heavy rain events defined as the heaviest 1 percent

  • f all daily events

from 1958 to 2010 for each region

Changes in the Eastern half of the nation are statistically significant at the 0.05 or higher levels and over the Great Plains, at the 0.1 level

Annual

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Upper ¡1% ¡of ¡the ¡summer ¡rainfall ¡totals, ¡

  • mm. ¡ ¡Northeastern ¡U.S. ¡

dP/dt ¡= ¡2.3 ¡mm/10yr; ¡R² ¡= ¡0.10 ¡

0 ¡ 10 ¡ 20 ¡ 30 ¡ 40 ¡ 50 ¡ 60 ¡ 70 ¡ 80 ¡

1955 ¡ 1960 ¡ 1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡ 2011 ¡

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SLIDE 11

dP1/dt ¡= ¡3.3%/50yr; ¡R² ¡= ¡0.40 ¡ dP2/dt=3.2%/50yr; ¡R² ¡= ¡0.19 ¡ 46 ¡ 48 ¡ 50 ¡ 52 ¡ 54 ¡ 56 ¡ 58 ¡ 22 ¡ 23 ¡ 24 ¡ 25 ¡ 26 ¡ 27 ¡ 28 ¡

1940 ¡ 1950 ¡ 1960 ¡ 1970 ¡ 1980 ¡ 1990 ¡ 2000 ¡ 2010 ¡ 2020 ¡

1-­‑day-­‑string ¡ Con9guous ¡United ¡States. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Mean ¡precipita9on, ¡ P, ¡in ¡1-­‑ ¡and ¡2-­‑day-­‑long ¡intense ¡events ¡

Day with intense precipitation is defined as a day with P > 12.7 mm

mm mm

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SLIDE 12

Midwestern ¡United ¡States. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Mean ¡rainfall, ¡ P, ¡in ¡3-­‑ ¡and ¡4-­‑day-­‑long ¡intense ¡events ¡

Day with intense precipitation is defined as a day with P > 12.7 mm

mm mm dP3/dt ¡= ¡1.3%/10yr; ¡ ¡R² ¡= ¡0.07 ¡ dP4/dt ¡ ¡= ¡2.3%/10yr; ¡R² ¡= ¡0.10 ¡

40 ¡ 60 ¡ 80 ¡ 100 ¡ 120 ¡ 140 ¡ 160 ¡ 180 ¡ 60 ¡ 80 ¡ 100 ¡ 120 ¡ 140 ¡ 160 ¡ 180 ¡ 200 ¡

1940 ¡ 1950 ¡ 1960 ¡ 1970 ¡ 1980 ¡ 1990 ¡ 2000 ¡ 2010 ¡ 2020 ¡

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SLIDE 13

Annual ¡number ¡of ¡days ¡with ¡very ¡heavy ¡precipita9on ¡ defined ¡as ¡an ¡upper ¡0.3% ¡of ¡daily ¡precipita9on ¡events ¡over ¡ the ¡central ¡U.S. ¡(dark ¡blue ¡in ¡the ¡insert) ¡

Linear ¡trend ¡es9mates ¡for ¡the ¡1893–2010 ¡and ¡1948–2010 ¡periods. ¡are ¡equal ¡to ¡2.6% ¡ (10 ¡yr)-­‑1 ¡and ¡7.4% ¡(10 ¡yr)-­‑1, ¡respec9vely, ¡and ¡are ¡sta9s9cally ¡significant ¡at ¡the ¡0.01 ¡ level ¡or ¡higher ¡(Groisman ¡et ¡al. ¡2012, ¡J. ¡Hydrometeorol.). ¡

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SLIDE 14

Comparison ¡of ¡intense ¡precipita9on ¡days ¡(upper ¡line ¡of ¡plots) ¡and ¡mul9-­‑day ¡ intense ¡precipita9on ¡events ¡(lower ¡plots) ¡over ¡the ¡Central ¡U.S. ¡for ¡1979-­‑2009 ¡ and ¡1948-­‑1978 ¡periods ¡sorted ¡by ¡day/event ¡intensi9es ¡(in ¡mm). ¡

¡Extreme ¡rain ¡events ¡(P ¡> ¡155 ¡mm) ¡became ¡40% ¡more ¡frequent. ¡

Es9mates ¡of ¡precipita9on ¡characteris9cs ¡for ¡these ¡31-­‑yr ¡periods ¡were ¡averaged ¡and ¡their ¡ra9os ¡ (in ¡percent ¡per ¡sta9on ¡for ¡the ¡past ¡31 ¡years ¡to ¡those ¡for ¡the ¡previous ¡31-­‑yr-­‑long ¡period) ¡are ¡ shown ¡for ¡hourly ¡(le\) ¡and ¡daily ¡(right) ¡networks. ¡ ¡

100 100

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SLIDE 15

Precipita9on ¡Intensity ¡

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The estimates of precipitation intensity in 1-day-long (P1, mm day-1) and two- day-long (P2, mm (2 days)-1) are based upon all precipitation events above 0.5 mm at ~6,000 long-term U.S. cooperative stations during the 1948-2011 period (Updated archive of Groisman et al. 2012).

Mean ¡precipita9on ¡per ¡event ¡that ¡comes ¡with ¡1-­‑day-­‑ ¡and ¡ 2-­‑day-­‑long ¡events ¡over ¡the ¡con9guous ¡United ¡States ¡ ¡ ¡

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SLIDE 17

Canada ¡south ¡of ¡55˚N ¡

dI/dt = 11%/10yrs; R² = 0.12

6 6,4 6,8 7,2 7,6 8 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Mean ¡annual ¡precipita9on ¡intensity, ¡ mm ¡d-­‑1 ¡over ¡Canada ¡south ¡of ¡55˚N ¡ ¡

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SLIDE 18

Na9onwide ¡precipita9on ¡intensity, ¡I, ¡changes ¡over ¡Russia ¡

dI/dt = ¡2.3%/10yrs; ¡R² ¡= ¡0.46

12 13 14 15 16 17 18 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Mean 5-day (or longer) precipitation intensity, mm (5 days)-1 To receive the nationwide time series, for each year and each station mean annual precipitation intensity was calculated as (totals/number of events). Thereafter, point estimates were area-averaged arithmetically within climatological regions shown in the map and, finally, these regional mean values were averaged again with the weights proportional to the areas of the regions.

Russian ¡climatological ¡regions: ¡

Pattern of precipitation intensity trends over these regions is shown in the next 2 panels.

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SLIDE 19

Linear trend estimates are shown only if they are statistically significant at the 0.05 or higher levels

Linear trends (%/10yr) in the mean daily precipitation intensity pattern over Russia during the 1966-2010 period

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SLIDE 20

Linear trend estimates are shown only if they are statistically significant at the 0.05 or higher levels

Linear trends (%/10yr) in the mean daily precipitation intensity pattern over Russia during prolonged (≥ 5 days) wet events in the 1966-2010 period

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SLIDE 21

Mean ¡annual ¡precipita9on ¡intensity ¡over ¡ European ¡Russia ¡south ¡of ¡63˚N ¡(mm ¡d-­‑1) ¡

European ¡Russia, ¡Center: ¡dI/dt ¡= ¡2.7%/10yrs; ¡R² ¡= ¡0.42 ¡ North ¡Caucasus: ¡ ¡dI/dt ¡= ¡2.4 ¡%/10yrs; ¡ ¡R² ¡= ¡0.29 ¡

2 ¡ 2,5 ¡ 3 ¡ 3,5 ¡ 4 ¡ 4,5 ¡ 5 ¡ 5,5 ¡ 6 ¡ 6,5 ¡ 7 ¡ 1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡

O.N. ¡Bulygina ¡2012 ¡

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SLIDE 22

Mean ¡summer ¡precipita9on ¡intensity ¡over ¡ European ¡Russia ¡south ¡of ¡63˚N ¡(mm ¡d-­‑1) ¡

dI/dt ¡= ¡2.7%/10yrs; ¡ ¡R² ¡= ¡0.21 ¡

2 ¡ 2,5 ¡ 3 ¡ 3,5 ¡ 4 ¡ 4,5 ¡ 5 ¡ 5,5 ¡ 6 ¡ 6,5 ¡ 7 ¡

1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡

  • Eur. ¡Russia, ¡center, ¡summer ¡
  • N. ¡Caucasus, ¡summer ¡
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SLIDE 23

Mean ¡summer ¡precipita9on ¡intensity ¡

  • ver ¡Russian ¡Arc9c ¡(mm ¡d-­‑1) ¡

dI/dt ¡= ¡2.1%/10yrs; ¡ ¡R² ¡= ¡0.08 ¡ dI/dt ¡= ¡3.2%/10yrs; ¡R² ¡= ¡0.34 ¡

2 ¡ 2,5 ¡ 3 ¡ 3,5 ¡ 4 ¡ 4,5 ¡ 5 ¡ 5,5 ¡ 6 ¡ 6,5 ¡ 7 ¡ 1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡

West ¡Arc9c, ¡summer ¡

  • Sib. ¡Arc9c, ¡summer ¡
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SLIDE 24

Mean ¡annual ¡and ¡summer ¡precipita9on ¡ intensity, ¡I, ¡over ¡West ¡Siberia ¡(mm ¡d-­‑1) ¡

dI/dt ¡= ¡2.7%/10yrs; ¡R² ¡= ¡0.42 ¡

2 ¡ 2,5 ¡ 3 ¡ 3,5 ¡ 4 ¡ 4,5 ¡ 5 ¡ 5,5 ¡ 6 ¡ 6,5 ¡ 7 ¡ 1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡

W.Siberia ¡ ¡summer ¡

  • W. ¡Siberia, ¡annual ¡
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SLIDE 25

Mean ¡annual ¡ ¡and ¡summer ¡precipita9on ¡ intensity ¡over ¡Eastern ¡Siberia ¡(mm ¡d-­‑1) ¡

dI/dt ¡= ¡1.6%/10yrs; ¡ ¡R² ¡= ¡0.10 ¡ dI/dt ¡= ¡2.4%/10yrs; ¡R² ¡= ¡0.27 ¡

2 ¡ 2,5 ¡ 3 ¡ 3,5 ¡ 4 ¡ 4,5 ¡ 5 ¡ 5,5 ¡ 6 ¡ 6,5 ¡ 7 ¡ 1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡

E.Siberia ¡ ¡summer ¡

  • E. ¡Siberia, ¡annual ¡
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SLIDE 26

Mean ¡annual ¡and ¡summer ¡precipita9on ¡ intensity ¡over ¡Northern ¡Far ¡East ¡(mm ¡d-­‑1) ¡

dI/dt ¡= ¡2.1%/10yrs; ¡ ¡R² ¡= ¡0.09 ¡

2 ¡ 2,5 ¡ 3 ¡ 3,5 ¡ 4 ¡ 4,5 ¡ 5 ¡ 5,5 ¡ 6 ¡ 6,5 ¡ 7 ¡ 1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡

  • N. ¡Far ¡East, ¡summer ¡
  • N. ¡Far ¡East ¡annual ¡
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SLIDE 27

Mean ¡annual ¡and ¡summer ¡precipita9on ¡ intensity ¡over ¡S. ¡Russian ¡Far ¡East ¡(mm ¡ d-­‑1) ¡

dI/dt ¡= ¡2.3%/10yrs; ¡ ¡R² ¡= ¡0.20 ¡ dI/dt ¡= ¡2.1%/10yrs; ¡R² ¡= ¡0.23 ¡

3,5 ¡ 4 ¡ 4,5 ¡ 5 ¡ 5,5 ¡ 6 ¡ 6,5 ¡ 7 ¡ 7,5 ¡ 8 ¡ 8,5 ¡ 1965 ¡ 1970 ¡ 1975 ¡ 1980 ¡ 1985 ¡ 1990 ¡ 1995 ¡ 2000 ¡ 2005 ¡ 2010 ¡ 2015 ¡

  • S. ¡Far ¡East, ¡summer ¡
  • S. ¡Far ¡East, ¡annual ¡
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SLIDE 28

Mean ¡summer ¡(JJA) ¡rainfall ¡intensity, ¡ mm ¡d-­‑1 ¡over ¡Japan ¡ ¡

dI/dt ¡= ¡12%/50yr; ¡R² ¡= ¡0.09

5 10 15 20 25 30 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015

Japanese ¡nationwide ¡rainfall ¡summer ¡intensity mm ¡d-­‑1

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SLIDE 29

Warm ¡Season ¡ Dryness ¡

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SLIDE 30

Dura9on ¡of ¡the ¡growing ¡season ¡area-­‑averaged ¡

  • ver ¡Russia ¡and ¡Kazakhstan ¡

During ¡the ¡past ¡70 ¡years, ¡significant ¡increase ¡by ¡6 ¡to ¡11 ¡days ¡(or ¡by ¡5% ¡to ¡ 6%) ¡

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SLIDE 31

More humid conditions (blue), more dry conditions (red), more agricultural droughts (circled), more prolonged dry episodes (rectangled). ¡

Changes ¡in ¡the ¡surface ¡water ¡cycle ¡over ¡Northern ¡Eurasia ¡that ¡have ¡ been ¡sta9s9cally ¡significant ¡in ¡the ¡20th ¡century ¡ Groisman ¡et ¡al ¡2009 ¡(Bull. ¡Amer. ¡Meteorol. ¡Soc.) ¡

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SLIDE 32

DYNAMICS ¡OF ¡FIRES ¡NUMBERS ¡AND ¡BURNED ¡AREA ¡ ¡ (PROTECTED ¡TERRITORY ¡OF ¡RUSSIA) ¡

Korovin ¡and ¡Zukkert ¡2003, ¡updated ¡

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SLIDE 33

¡ NON-­‑LINEARITIES ¡

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SLIDE 34

Oct-Mar Apr-Sep

Beads with a fixed number of stones illustrate how we can have in the same region simultaneously increases in prolonged Wet Day and Dry Day Periods even with unchanged precipitation totals (design by O.G. Zolina).

Wet days

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SLIDE 35

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

fraction of wet days due to wet spells (%)

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

  • currence of wet spells (%)

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 years

  • 2.0
  • 1.8
  • 1.6
  • 1.4
  • 1.2
  • 1.0
  • 0.8
  • 0.6
  • 0.4
  • 0.1

0.00.10.40.60.81.01.21.41.61.82.0

  • 0.2
  • 0.6
  • 1.0
  • 1.8
  • 2.0

0.2 0.6 1.0 1.4 2.0

  • 1.4

1.8 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

duration of wet spells (days)

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

a

  • 0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

  • 0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

linear trend in the fracion of wet days

b c

Changes in the duration of European wet periods

normalized occurrence anomalies

Zolina et al. 2010,

  • Geophys. Res. Lett.

It is not the effect of changing number of wet days!!!

  • 100 to -6
  • 6 to -5
  • 5 to -4
  • 4 to -3
  • 3 to -2
  • 2 to 0
0 to 2 2 to 3 3 to 4 4 to 5 5 to 6 6 to 100 <
  • 5
  • 5
  • 4
  • 4
  • 3
  • 3
  • 2
  • 2
  • 2
2
  • 3
3
  • 4
4
  • 5
> 5 30 40 50 60 70
  • 10
10 20 30 40 50 60
  • 10
10 20 30 40 50 60 30 40 50 60 70 a

Linear trend in the WP duration: 1950-2008

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SLIDE 36

Frequency ¡of ¡rainy ¡days ¡over ¡the ¡northeastern ¡quadrant ¡of ¡ the ¡con9guous ¡United ¡States ¡ ¡ (both ¡show ¡a ¡decrease ¡during ¡the ¡past ¡30 ¡years). ¡ ¡ ¡

  • Observa9ons ¡

(Northeast ¡and ¡ Midwest ¡regions) ¡ for ¡1893-­‑2009. ¡ ¡ ¡

  • ECHAM4 ¡(35N-­‑45N; ¡

75W-­‑85W; ¡adapted ¡ from ¡Semenov ¡& ¡ Bengtsson ¡2002) ¡10 ¡ year ¡running ¡mean ¡ values ¡for ¡ 1900-­‑2090. ¡

2000 (Groisman et al. 2005, updated to 2009)

80 90 100 110 120 1890 1920 1950 1980 2010 Trend (1893-2009) = 6%/100yrs Trend (1972-2009) = -3%/30 yrs

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SLIDE 37

Summer ¡frequency ¡of ¡rainy ¡days ¡and ¡days ¡with ¡ heavy ¡rains. ¡Asian ¡part ¡of ¡Russia ¡

(Sun and Groisman 2000)

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SLIDE 38

Summer ¡frequency ¡of ¡rainy ¡days ¡over ¡Asian ¡ ¡Russia ¡

(Sun and Groisman 2000, updated)

20 ¡ 25 ¡ 30 ¡ 35 ¡ 40 ¡ 45 ¡

1930 ¡ 1940 ¡ 1950 ¡ 1960 ¡ 1970 ¡ 1980 ¡ 1990 ¡ 2000 ¡ 2010 ¡

Summer ¡days ¡with ¡P>0.5 ¡mm, ¡% ¡

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SLIDE 39

80 ¡ 100 ¡ 120 ¡ 140 ¡ 160 ¡

12.7 ¡-­‑ ¡25.4 ¡ 27.9 ¡-­‑ ¡50.8 ¡ 53.3 ¡-­‑ ¡76.2 ¡ 78.7 ¡-­‑ ¡101.6 ¡ 104.1 ¡-­‑ ¡126 ¡ 129.5 ¡-­‑ ¡151.4 ¡ ¡>154.9 ¡ ¡

Total ¡Precipita9on ¡ Rain ¡days ¡ Hours ¡with ¡rainfall ¡

80 ¡ 100 ¡ 120 ¡ 140 ¡ 160 ¡

12.7 ¡-­‑ ¡25.4 ¡ 27.9 ¡-­‑ ¡50.8 ¡ 53.3 ¡-­‑ ¡76.2 ¡ 78.7 ¡-­‑ ¡101.6 ¡ 104.1 ¡-­‑ ¡126 ¡ 129.5 ¡-­‑ ¡151.4 ¡ ¡>154.9 ¡ ¡

Total ¡Precipita9on ¡ Rain ¡days ¡ Hours ¡with ¡rainfall ¡

%

Comparison of intense precipitation characteristics during the June-November season over the Southeastern U.S. associated with tropical cyclones (TC) for the 31 years of warmest and coldest Northern Hemisphere temperatures during the 1948-2009 period (top) and other not-associated with TC intense rainfall (bottom)

Es9mates ¡of ¡precipita9on ¡characteris9cs ¡for ¡these ¡31-­‑yr ¡periods ¡were ¡averaged ¡ and ¡their ¡ra9os ¡(in ¡percent ¡per ¡sta9on) ¡are ¡shown ¡sorted ¡by ¡day ¡rainfall ¡ intensity ¡ranges ¡

mm ¡ mm ¡

100 100

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SLIDE 40

¡ Intensifica9on ¡of ¡ land ¡use ¡

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SLIDE 41

Summer ¡(JJA) ¡surface ¡air ¡temperature ¡ linear ¡trends, ¡1970-­‑2010 ¡

Maximum ¡temperature ¡ Minimum ¡temperature ¡

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SLIDE 42

Correla9on ¡of ¡the ¡warm ¡season ¡temperatures ¡ with ¡D, ¡the ¡number ¡of ¡days ¡with ¡heavy ¡ precipita9on ¡>25.4 ¡mm. ¡ ¡

Maximum ¡temperature ¡ Minimum ¡temperature ¡ On ¡the ¡interannual ¡9me ¡scale, ¡D ¡is ¡nega9vely ¡correlated ¡ with ¡Tmax ¡over ¡most ¡of ¡the ¡con9guous ¡U.S. ¡except ¡the ¡Great ¡ Lakes ¡and ¡Northeast ¡where ¡it ¡is ¡posi9vely ¡correlated ¡with ¡ Tmin ¡(and ¡these ¡correla9ons ¡remain ¡intact ¡a\er ¡detrending). ¡

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SLIDE 43

A\er ¡accoun9ng ¡for ¡effect ¡of ¡D ¡on ¡Tmax, ¡the ¡Tmax ¡residual ¡9me ¡series ¡ shows ¡an ¡increase ¡by ¡0.62°C/63yr. ¡Rate ¡of ¡change ¡in ¡D ¡is ¡1.5 ¡days ¡or ¡ 27% ¡per ¡63 ¡years. ¡

Changes ¡of ¡the ¡number ¡of ¡days ¡with ¡heavy ¡rainfall ¡in ¡the ¡warm ¡ season ¡regionally ¡averaged ¡over ¡Midwest, ¡D, ¡and ¡mean ¡seasonal ¡ maximum ¡temperatures, ¡Tmax ¡

dD/dt ¡= ¡1.5 ¡d/63yr; ¡R² ¡= ¡0.18 ¡

  • ­‑2 ¡
  • ­‑1 ¡

0 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ 4 ¡ 5 ¡ 6 ¡ 7 ¡ 8 ¡ 20 ¡ 21 ¡ 22 ¡ 23 ¡ 24 ¡ 25 ¡ 26 ¡ 27 ¡ 28 ¡ 29 ¡ 30 ¡

1940 ¡ 1950 ¡ 1960 ¡ 1970 ¡ 1980 ¡ 1990 ¡ 2000 ¡ 2010 ¡ 2020 ¡

°C ¡ Tma

x ¡

days ¡

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SLIDE 44

Dark green is dense production, lighter less, but still important. http://en.wikipedia.org/wiki/Corn_Belt

U.S. ¡Corn ¡Belt ¡States ¡with ¡the ¡areas ¡(% ¡of ¡total ¡land ¡area) ¡occupied ¡by ¡ corn ¡(red) ¡and ¡soybean ¡(blue) ¡fields ¡in ¡last ¡three ¡decades ¡ ¡ 11/3 14/12 8/5 16/7 35/26 31/27 25/21 7/4 14/16

Summer trends for the 1970-2010 period in Tmax

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SLIDE 45

Core ¡Midwest ¡(IA, ¡IL, ¡and ¡IN) ¡States. ¡Areas ¡with ¡ corn ¡harvested, ¡%, ¡and ¡yield ¡(liter ¡m-­‑2) ¡related ¡to ¡ the ¡total ¡states ¡area ¡ ¡ % ¡ l ¡m-­‑2 ¡

dYield/dt ¡= ¡0.37 ¡liter/sq.m/63yr; ¡R² ¡= ¡0.86 ¡ d ¡(Percent ¡area)/dt ¡= ¡7.1%/63 ¡yr; ¡R² ¡= ¡0.52 ¡

0 ¡ 5 ¡ 10 ¡ 15 ¡ 20 ¡ 25 ¡ 30 ¡ 35 ¡ 40 ¡ 0 ¡ 0,2 ¡ 0,4 ¡ 0,6 ¡ 0,8 ¡ 1 ¡ 1,2 ¡ 1940 ¡ 1950 ¡ 1960 ¡ 1970 ¡ 1980 ¡ 1990 ¡ 2000 ¡ 2010 ¡ 2020 ¡

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Core ¡Midwest ¡(IA, ¡IL, ¡and ¡IN) ¡States. ¡Areas ¡with ¡ soybeans ¡harvested, ¡%, ¡and ¡yield ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(liter ¡m-­‑2) ¡ related ¡to ¡the ¡total ¡states’ ¡area ¡ ¡ % l ¡m-­‑2 ¡

dYield/dt ¡= ¡0.11 ¡liter/sq.m/63yr; ¡R² ¡= ¡0.95 ¡ d(Percent ¡of ¡area)/dt ¡= ¡22%/63yr; ¡R² ¡= ¡0.90 ¡

0 ¡ 5 ¡ 10 ¡ 15 ¡ 20 ¡ 25 ¡ 30 ¡ 35 ¡ 0 ¡ 0,04 ¡ 0,08 ¡ 0,12 ¡ 0,16 ¡ 0,2 ¡ 1940 ¡ 1950 ¡ 1960 ¡ 1970 ¡ 1980 ¡ 1990 ¡ 2000 ¡ 2010 ¡ 2020 ¡

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Midwestern ¡United ¡States. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Mean ¡rainfall, ¡ P, ¡in ¡3-­‑ ¡and ¡4-­‑day-­‑long ¡intense ¡events ¡

Day with intense precipitation is defined as a day with P > 12.7 mm

mm mm dP3/dt ¡= ¡1.3%/10yr; ¡ ¡R² ¡= ¡0.07 ¡ dP4/dt ¡ ¡= ¡2.3%/10yr; ¡R² ¡= ¡0.10 ¡

40 ¡ 60 ¡ 80 ¡ 100 ¡ 120 ¡ 140 ¡ 160 ¡ 180 ¡ 60 ¡ 80 ¡ 100 ¡ 120 ¡ 140 ¡ 160 ¡ 180 ¡ 200 ¡

1940 ¡ 1950 ¡ 1960 ¡ 1970 ¡ 1980 ¡ 1990 ¡ 2000 ¡ 2010 ¡ 2020 ¡

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General ¡Statement ¡

  • Numerous ¡observa9onal ¡studies ¡show ¡that ¡in ¡the ¡

past ¡several ¡decades ¡precipita9on ¡has ¡become ¡ more ¡intense ¡over ¡most ¡of ¡the ¡extra-­‑tropics ¡ ¡

  • At ¡the ¡same ¡9me, ¡(and ¡o\en ¡in ¡the ¡same ¡regions) ¡

precipita9on ¡events ¡may ¡occur ¡less ¡frequently ¡or ¡ come ¡in ¡sequences ¡of ¡prolonged ¡no-­‑rain ¡and ¡wet ¡ periods ¡

  • European ¡Russia ¡and ¡most ¡of ¡the ¡

con9guous ¡U.S. ¡are ¡among ¡these ¡regions ¡