Extreme precipitation events with large spatial extents may have more severe impacts than localized events as they can lead to widespread flooding. It is debated how climate change may affect the spatial extent of precipitation extremes, whose investigation often directly relies on simulations from climate models. Here, we use a different strategy to investigate how future changes in spatial extents of precipitation extremes differ across climate zones and seasons in two river basins (Danube and Mississippi). We rely on observed precipitation extremes while exploiting a physics-based mean temperature covariate, which enables us to project future precipitation extents. We include the covariate into newly developed time-varying $r$-Pareto processes using a suitably chosen spatial aggregation functional $r$. This model captures temporal non-stationarity in the spatial dependence structure of precipitation extremes by linking it to the temperature covariate, which we derive from observations for model calibration and from debiased climate simulations (CMIP6) for projections. For both river basins, our results show negative correlation between the spatial extent and the temperature covariate for most of the rain season and an increasing trend in the margins, indicating a decrease in spatial precipitation extent in a warming climate during rain seasons as precipitation intensity increases locally.


翻译:空间广度的极端降水事件可能比局部性事件产生比局部性事件更严重的影响,因为它们可能导致大范围的洪水。辩论的是气候变化会如何影响降水极端的空间范围,而降水极端的空间范围调查往往直接依靠气候模型的模拟。这里,我们使用不同的战略调查两个河流流域(丹纽贝和密西西西比)的气候区和季节之间降水极端空间范围的未来变化如何不同。我们依靠观察到的降水极端,同时利用基于物理的平均温度变差,使我们能够预测未来降水的程度。我们用适当选择的空间集聚功能$-帕雷托(美元),将共变差纳入新开发的时间变化过程。这一模型通过将降水极端的空间依赖结构与温度变异性联系起来,从而捕捉降水高度空间依赖性结构的暂时不常态性,我们从模型校准观察和降水偏差气候模拟(CMIP6)的预测中得出。对于这两个河川流域,我们的结果显示大部分降雨季节的空间范围和温度变差之间的负关系,以及当地降雨量增加的趋势,表明降水温季节空间降水量减少。

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