Coraz silniejsze huragany [i nie jest to drobny efekt]

Na portalu RealClimate opublikowany został artykuł na temat rosnącej siły cyklonów tropikalnych. Nie jest to formalnie praca recenzowana, jednak nazwiska jej autorów: Kerryego Emanuela i Jima Kossina, każą potraktować ją poważnie. To, czy w rezultacie globalnego ocieplenia liczba cyklonów tropikalnych (zwanych na Atlantyku huraganami, a w Azji wschodniej i południowo-wschodniej tajfunami) wzrośnie czy nie, wciąż pozostaje kwestią otwartą. Krystalizuje się jednak konsensus, że coraz większa liczba cyklonów będzie szczególnie silna.

Wprowadzenie do huraganów: skąd się biorą, jak sieją zniszczenie i jak wpływa na nie zmiana klimatu?

Huragan - kombinacja zdjęć satelitarnych. Widoczna jest płaska spirala, częściowo szara, częściowo w kolorach niebieskim - zielonym - czerwonym, tworzących plamy.

Rysunek 1: Huragan Harvey (2017) oczami satelitów NASA i JAXA, Hal Pierce.

Źródłem energii sztormów tropikalnych jest parowanie wody z powierzchni oceanu. Ponad 30 lat temu Kerry Emanuel (uważany za jednego z najlepszych ekspertów od huraganów, a jednocześnie jeden z autorów artykułu) przedstawił wielkość „potencjalnej intensywności [huraganu]”. Mówiła ona, jaką maksymalną prędkość mógł osiągnąć związany z huraganem wiatr. W ocieplającym się klimacie, przy coraz wyższych temperaturach wód powierzchniowych, jest ona coraz większa, pozwalając na istnienie cyklonów silniejszych niż w dawnym, chłodniejszym klimacie.

W systemie klimatycznym występują oczywiście także inne zmiany, z których część hamuje rozwój cyklonów tropikalnych, na przykład wzmocnienie utrudniających organizację ruchu wirowego uskoków wiatru lub wzrost koncentracji aerozolu (naturalnego i antropogenicznego), wpływający na budowę chmur. Od wielu lat bada się te zagadnienia, rozwijając modele numeryczne i symulując huragany. Rezultaty licznych badań można pokrótce streścić tak: nie spodziewamy się, że globalne ocieplenie spowoduje wzrost całkowitej liczby cyklonów tropikalnych, oczekujemy jednak wzrostu liczby najsilniejszych cyklonów (kategorii 4 i 5), a także pojawiania się zjawisk o rekordowej, nie obserwowanej wcześniej sile. Stanowisko takie jest powszechnie przyjmowane przez środowisko naukowe co najmniej od publikacji 4 Raportu IPCC w 2007 roku. Niedawny przegląd poświęconych temu zagadnieniu artykułów, opublikowany w renomowanym periodyku naukowym Science (Sobel i in., 2016 [wersja pełna]) konkluduje:

Oczekujemy, że intensywność cyklonów tropikalnych będzie wzrastać wraz z ociepleniem, dotyczy to średniej ich siły, jak i przypadków ekstremalnych, tak, że najsilniejsze przyszłe cyklony będą przekraczać swoją siłą te z przeszłości.

Z drugiej strony modele sugerują, że wzrost zawartości aerozolu w atmosferze może osłabiać sztormy tropikalne i w ten sposób kompensować wpływ ocieplania się klimatu na ich intensywność.

Rysunek 2: Masywny napływ aerozolu antropogenicznego znad kontynentu amerykańskiego nad Ocean Atlantycki. Zdjęcie satelitarne zamieszczamy dzięki uprzejmości Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA GSFC.

Co pokazują dane?

Co więc pokazują dane pomiarowe – czy i jak zmienia się częstość i intensywność najsilniejszych cyklonów tropikalnych?

Emanuel i Kossin w swoim badaniu skoncentrowali się na okresie od 1979 roku, gdyż jest on w pełni objęty obserwacjami satelitów geostacjonarnych (żaden cyklon, który pojawił się na Ziemi w tym okresie nie mógł zostać pominięty). Jednocześnie w tym czasie nastąpiło 3/4 wzrostu temperatury związanego z obecnym globalnym ociepleniem

Surowe dane pomiarowe pokazują wzrost częstości występowania najsilniejszych sztormów tropikalnych w większości basenów oceanicznych. Same dane nie są jednak jednorodne: pochodzą z obserwacji prowadzonych za pomocą wielu różnych satelitów oraz instrumentów umieszczonych w powietrzu i na ziemi, których zdolności pomiarowe ulegały w kolejnych dekadach poprawie. Ujednolicenie (homogenizacja) danych (Kossin i in., 2013) redukuje problemy z tym związane, jednak ich nie eliminuje. Najsilniejsze zmiany stwierdza się na Północnym Atlantyku (ponad 99% ufności), gdzie trend wzrostu siły huraganów związany z ocieplaniem się klimatu został najprawdopodobniej uwypuklony w wyniku zmniejszenia zanieczyszczeń aerozolami siarczanowymi w Europie i Ameryce w analizowanym okresie.

Z powodu wzrostu intensywności cyklonów tropikalnych, w zdecydowanej większości regionów ich występowania, zdarzenia o rekordowo wysokiej prędkości wiatru wystąpiły w ostatnich kilku latach (patrz rys. 1). Najsilniejszym w historii cyklonem tropikalnym na świecie była Patricia z 2015 roku, która pobiła rekord ustanowiony dwa lata wcześniej przez tajfun Hayian.

Mapa świata z zaznaczonymi na dużych akwenach trasami huraganów, tworzoącymi jakby zwitki kłaków

Rysunek 3: Najsilniejsze cyklony tropikalne w różnych rejonach ich występowania: Zachodni Północny Pacyfik, Wschodni Północny Pacyfik, Północny Ocean Indyjski, Południowy Ocean Indyjski, Południowy Pacyfik, Karaiby i Zatoka Meksykańska oraz Atlantyk Północny w okresie obserwacji satelitarnych (od 1979 roku). Spośród tych siedmiu regionów, w pięciu regionach najsilniejsze cyklony miały miejsce w ciągu ostatnich 5 lat. „DT” oznacza depresję tropikalną, a „SzT” sztorm tropikalny. Grafika wykonana przez Stefana Rahmstorfa w oparciu o analizę Velden i in., 2017, z wykorzystaniem tła przygotowanego przez Roberta Rhode. Źródło.

Warto też odnotować inne rekordy. Sandy (2012) była największym pod względem rozmiaru huraganem kiedykolwiek zaobserwowanym na Atlantyku. Harvey (2017) spowodował największe skumulowane opady w historii USA. Ophelia (2017) powstała najdalej na północny wschód spośród wszystkich atlantyckich huraganów co najmniej 3 kategorii – na szczęście wbrew początkowym prognozom przed uderzeniem w Portugalię skręciła na północ. Wrzesień 2017 roku pobił rekord skumulowanej energii huraganów na Atlantyku. Irma (2017) utrzymała wiatr o prędkości co najmniej 300 km/h dłużej niż jakikolwiek cyklon z okresu objętego badaniem (przez 37 godzin, bijąc wcześniejszy wynoszący 24 godziny rekord należący do tajfunu Hayian z 2013 roku). Rekordowo silny cyklon Pam z marca 2015 roku (według Southwest Pacific Enhanced Archive for Tropical Cyclones, choć nie w pokazanej na rysunku 1 analizie Velden i in., 2017) pozostał w tyle za cyklonem Winston z lutego 2016 roku. Donna (2017) stała się najsilniejszym majowym cyklonem na półkuli południowej. Wszystko przypadek?

W udzieleniu odpowiedzi na tak postawione pytanie może pomóc statystyka. Kerry Emanuel przeprowadził analizę trendów liczby cyklonów o określonej maksymalnej prędkości wiatru, które wystąpiły od 1980 do 2016 roku. Oprócz danych satelitarnych uwzględnione zostały też dane pochodzące z samolotów, statków, boi i stacji naziemnych.

huragany, klimat globalne ocieplenie

Rysunek 4: Procentowy wzrost liczby cyklonów tropikalnych od 1980 do 2016 roku (trend liniowy) w zależności od ich siły (maksymalnej prędkości wiatru). Pokazane są trendy o 95% poziomie ufności. Kolory pokazują siłę cyklonu wg skali Saffira-Simpsona (4 i 5 to najwyższe kategorie). Grafika wykonana przez Kerryego Emanuela. Źródło.

Znaczący wzrost częstotliwości występowania jest widoczny dla wszystkich kategorii cyklonów o maksymalnej prędkości wiatru powyżej 175 km/h. Liczba cyklonów o maksymalnej prędkości 200 km/h od początku lat 80. XX wieku podwoiła się, a tych o prędkości maksymalnej 250 km/h i większej potroiła. Choć część zarejestrowanego trendu może wynikać z poprawy technik pomiarowych, to uzyskane wyniki dostarczają silnych argumentów za tym, że zwiększanie się liczby najsilniejszych cyklonów wraz ze wzrostem temperatury przestało być jedynie prognozą dotyczącą przyszłości, lecz jest już obserwowane.

Globalne ocieplenie nie tylko powoduje wzrost prędkości wiatru czy częstości występowania silnych cyklonów (co jest dwoma sposobami patrzenia na to samo zjawisko, bo częstość występowania cyklonów o określonej maksymalnej prędkości jest bezpośrednio związana ze zmianami prędkości wiatru). Średnia szerokość geograficzna, na której cyklony osiągają maksymalną intensywność stopniowo przesuwa się w kierunku biegunów (Kossin i in., 2014), a obszary, na których występują cyklony stają się coraz większe (Benestad 2009; Lucas i in., 2014 [pełna wersja]), co zwiększa ryzyko wystąpienia silnych sztormów w rejonach wcześniej mniej na nie narażonych (Kossin i in., 2016).

Większość szkód wyrządzanych przez sztormy tropikalne nie jest powodowana przez wiatr, lecz przez wodę: deszcz i przybór sztormowy. Huragan Harvey przyniósł największe opady deszczu w historii USA – globalne ocieplenie zwiększyło prawdopodobieństwo takiego zdarzenia kilkukrotnie (Emanuel 2017; Risser i Wehner, 2017; van Oldenborgh i in., 2017). Globalne ocieplenie powoduje coraz szybsze podnoszenie się światowego poziomu morza, przez co przybory sztormowe stają się coraz groźniejsze. Niedawne badanie (Garner i in., 2017) pokazuje na przykład, że wysoki przypływ sztormowy, występujący obecnie w Nowym Jorku raz na 25 lat, za trzy dekady będzie występować już co zaledwie 5 lat.

Choć na tym etapie nie można jeszcze ze 100-procentową pewnością ogłosić zamknięcia dyskusji na temat wzrostu siły cyklonów tropikalnych, to dostępny bilans dowodów przekonuje, że liczące sobie 30 lat przewidujące to prognozy sprawdzają się na naszych oczach.

Marcin Popkiewicz, na podst. Stefan Rahmstorf, Kerry Emanuel, Mike Mann, Jim Kossin: Does global warming make tropical cyclones stronger?, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2018-07-17 11:49
Tagi

zjawiska ekstremalne

Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.