Rekordowa fala upałów w Kanadzie i USA

Pod koniec czerwca 2021 r. fala upałów, o niespotykanym dotąd w tym regionie nasileniu, uderzyła w zachodnią część Stanów Zjednoczonych i Kanady. Padły liczne rekordy temperatury, w niektórych przypadkach bijące poprzednie aż o kilka stopni Celsjusza. Jak donosi zespół World Weather Attribution, gdyby nie spowodowana przez człowieka zmiana klimatu, tego typu zjawisko nie byłoby praktycznie możliwe.

Mapa: Anomalia temperatury w Ameryce, widoczny duży obszar anomalnie wysokich temperatur w Waszyngtonie, Oregonie i Kolumbii Brytyjskiej.

Rysunek 1: Anomalia temperatury (odchylenie od średniej z lat 2014-2020) w Ameryce Północnej, 27.06.2021.
Źródło: NASA’s Earth Observatory.

Kiedy słyszysz prognozę „blisko 50 stopni w Kanadzie”, twoją pierwszą myślą powinno być „ale Fahrenheita, prawda?” (50°F odpowiada 10°C). Tak było do niedawna. Jednak pod koniec czerwca 2021 r. amerykańskie stany Oregon i Waszyngton oraz zachodnia część Kanady (Kolumbia Brytyjska) doświadczyły fali upałów o niespotykanym tam dotąd nasileniu. W wielu miastach zarejestrowano temperatury powyżej 40°C (104°F). W miejscowości Lytton padł kanadyjski rekord: 49,6°C (do niedawna najwyższa temperatura zanotowana w tym kraju wynosiła 45°C). Niedługo później miasteczko zostało zniszczone przez pożar.

Jakie warunki meteorologiczne doprowadziły do niespotykanych upałów?

Odpowiedzialna za falę upałów była tak zwana „blokada wyżowa”, czyli po prostu rozbudowany wyż atmosferyczny (obszar podwyższonego ciśnienia), który rozgościł się nad kontynentem amerykańskim. Taki stacjonarny układ przynosi słoneczną pogodę i spowalnia wymianę powietrza nad obejmowanym przez siebie obszarem. Zatrzymuje typową dla umiarkowanych szerokości geograficznych wędrówkę niżów nadciągających z kierunków zachodnich (stąd nazwa „blokada”), które mogłyby przynieść zachmurzenie i opady. Dodatkowo w obszarze wyżu występują zstępujące ruchy powietrza utrudniające rozwój chmur konwekcyjnych, zapoczątkowywanych przez prądy wstępujące (wznoszenie się powietrza ogrzanego od bardzo ciepłej w słoneczny dzień powierzchni Ziemi). Działa to trochę jak przykrywka chroniąca przed wystygnięciem potrawy, które powinny być serwowane gorące.

Rysunek: blokada wyżowa w Ameryce. Mapa obejmująca Stany Zjednoczone i południową część Kanady, ponad jej powierzchnią trójwymiarowy bąbel ciepłego powierza oznaczony literą H, nad nim symboliczna czapeczka.

Rysunek 2: Schemat blokady wyżowej nad Ameryką, powietrze uwięzione w obszarze wysokiego ciśnienia z dnia na dzień robi się coraz gorętsze. Źródło: NWS, NOAA (domena publiczna).

W podniesieniu temperatur po wschodniej stronie Gór Kaskadowych pomógł też wiatr fenowy – odpowiednik naszego „halnego”. Napływające z zachodu znad oceanu powietrze wznosząc się nad górami traci swoją wilgoć. Obecna w nim para wodna skrapla się, tworzy chmury z których wypada deszcz (woda z atmosfery spada na powierzchnię Ziemi). Ciepło wydzielone w procesie skraplania zostaje jednak w powietrzu, które ześlizgując się w dół po stronie zawietrznej cieplejsze i bardziej suche.

Nie bez znaczenia jest też to, że część terenów objętych falą upałów doświadczyła bardzo suchej wiosny. Przedłużająca się susza ograniczyła ilość wody, która mogłaby parować z powierzchni Ziemi i tym samym ochładzać ją, ograniczając wzrost temperatury.

Fala upałów a zmiana klimatu

Dzięki wytężonej pracy 27 naukowczyń i naukowców z Kanady, Stanów Zjednoczonych, Niemiec, Holandii, Szwajcarii, Francji i Wielkiej Brytanii współpracujących w ramach zespołu World Weather Attribution (przeczytasz o nim w wywiadzie z jego członkinią, dr Friederike Otto), wiemy już w jakim stopniu do tej niespotykanej fali upałów przyczyniła się zmiana klimatu. Korzystając z wypracowanych wcześniej, wielokrotnie przetestowanych metod, określili oni, że gdyby nie spowodowane przez człowieka globalne ocieplenie, wystąpienie tak wysokich temperatur byłoby w tym regionie (45–52°N, 119–123°W) praktycznie niemożliwe. Zmiana klimatu zwiększyła prawdopodobieństwo wystąpienia takiej fali upałów ok. 150 razy.

Wykres: maksymalne temperatury roczne w badanym regionie, od lat pięćdziesiątych utrzymywały się w zakresie 26–34 stopnie, w 2021 skoczyły do blisko 40

Rysunek 3: Najwyższe temperatury w ciągu roku w regionie opisanym współrzędnymi 45-52°N, 119-123°W (linia czerwona – wartości zaobserwowane, zielona – dziesięcioletnia średnia biegnąca, czyli wartości uśrednione na przestrzeni dekad. Dane pochodzą z reanalizy ERA5. Źródło: WWA.

WWA ocenia, że nawet w dzisiejszych warunkach tego typu zdarzenie jest bardzo mało prawdopodobne – spodziewalibyśmy się go mniej więcej raz na tysiąc lat. Obliczenia wskazują jednak, że sytuacja ta szybko może ulec zmianie. Już przy ociepleniu o 2°C względem epoki przedprzemysłowej (próg, który możemy osiągnąć do połowy wieku), podobne fale upałów mogą występować raz na 5–10 lat, a więc awansować ze zjawisk „nieprawdopodobnych” na „spodziewane”.

Atrybucja zjawisk ekstremalnych – jak to działa?
Naukowcy z WWA wykorzystują sprawdzone, dobrze oddające rzeczywistość, modele numeryczne do przeprowadzenia wielu „eksperymentów numerycznych”. W rzeczywistości dysponujemy tylko jednym układem pomiarowym – naszą planetą – i każdą chwilę przeżywamy tylko raz. Jednak dzięki modelowaniu możemy stworzyć wiele wersji możliwych przebiegów zjawisk meteorologicznych. Na ich podstawie możemy określić prawdopodobieństwo różnych wydarzeń (wystarczy sprawdzić, w jakim odsetku symulacji one wystąpią). Możemy też stworzyć dwa rodzaje wirtualnych światów – taki z koncentracjami gazów cieplarnianych jak w epoce przedprzemysłowej oraz taki, w którym są one na dzisiejszym poziomie (i zaszły inne, wiążące się z tym zmiany). Porównanie wyników obu zbiorów symulacji pozwala określić, jak zmiana klimatu wpłynęła na możliwość wystąpienia analizowanego zjawiska.
Więcej na ten temat przeczytasz w artykułach Zjawiska ekstremalne - na ile odpowiada za nie zmiana klimatu? oraz Ekstremalne zjawiska, ekstremalne obliczenia - wywiad z Friederike Otto.

Opracowanie WWA nie zostało jeszcze opublikowane w recenzowanym czasopiśmie naukowym, jednak opiera się na tych samych metodach, których użyto we wcześniejszych pracach tej grupy. Zastosowanie sprawdzonych standardów powoduje, że możemy traktować wyniki takich analiz podobnie jak dostarczane na bieżąco przez służby meteorologiczne wyniki pomiarów atmosferycznych lub zdjęcia satelitarne (i ich przetworzenia) udostępniane przez agencje kosmiczne.

Zdjęcie satelitarne: dymy z pożaru w okolicach McKay Creek, widać grube kłęby dymu pokrywające wielki obszar.

Rysunek 4: Zdjęcie satelitarne pożaru w regionie McKay Creek, 30.06.2021. Widoczna jest chmura Pyrocumulonimbus (chmura burzowa powstała w wyniku wznoszenia się gorącego powietrza i dymu z pożaru, więcej np. tutaj). Kolorami żółtym i czerwonym oznaczono strefy aktywnych pożarów wykrytych na podstawie pomiaru promieniowania podczerwonego. Źródło: NASA’s Earth Observatory.

To był szok

Amerykańska fala upałów zaskoczyła nawet osoby zajmujące się na co dzień badaniem konsekwencji zmiany klimatu. Jak podczas konferencji prasowej podkreślili autorzy pracy, do tej pory fale upałów nasilały się zgodnie z naszymi oczekiwaniami. Tymczasem temperatury zaobserwowane w czerwcu w Oregonie i Kolumbii Brytyjskiej okazały się wykraczać poza zakres, który do tej pory uznawano (na podstawie pomiarów i obliczeń) za realistyczny przy aktualnej średniej temperaturze powierzchni Ziemi.

To co widzimy, jest bezprecedensowe. Rekordy nie powinny być bite o 4 czy 5 stopni Celsjusza (…). To wydarzenie na tyle wyjątkowe, że nie możemy wykluczyć, że doświadczamy dziś ekstremalnych upałów, których spodziewaliśmy się dopiero przy znaczniejszym ociepleniu klimatu.

Friderike Otto (Environmental Change Institute, Oxford University)

Zmiana klimatu sprawia, że ekstremalnie rzadkie zjawiska, takie jak to, stają się coraz częstsze. Wkraczamy na nieznane terytorium. Gdyby temperatury zanotowane w zeszłym tygodniu w Kanadzie wystąpiły w Las Vegas czy Hiszpanii, także pobiłyby tamtejsze rekordy. Jeśli nie uda nam się zatrzymać emisji gazów cieplarnianych, temperatury mogą sięgnąć nawet wyższych wartości.

Sonia Seneviratne (Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zurich 

To wydarzenie powinno stanowić poważne ostrzeżenie. Obecne nie rozumiemy dobrze mechanizmów, które doprowadziły do tak niezwykle wysokich temperatur. Możliwe, że przekroczyliśmy próg, za którym nawet „mała dawka” dodatkowego ocieplenia przynosi szybki wzrost zagrożenia ekstremalnie wysokimi temperaturami.

Dim Coumou (Institute for Environmental Studies, VU Amsterdam i Royal Netherlands Meteorological Institute, KNMI) 

Konieczna jest adaptacja

Jak komentuje Maarten van Aalst z Centrum Klimatycznego, prowadzonego przez Międzynarodowy Ruch Czerwonego Krzyża i Czerwonego Półksiężyca:

Fale upałów znalazły się na szczycie rankingów najbardziej śmiercionośnych katastrof w latach 2019 i 2020. To kolejny koszmarny przykład – niestety, nie będący już zaskoczeniem, a elementem bardzo niepokojącego globalnego trendu. Wielu śmierciom można było zapobiec poprzez adaptację do intensywniejszych fal upałów, z którymi mierzymy się w tym regionie i na całym świecie.

Maarten van Aalst, Red Cross Red Crescent Climate Centre and University of Twente 

Często nie doceniamy znaczenia upałów dla zdrowia i życia ludności, ponieważ w kartach choroby czy aktach zgonu rzadko znajdziemy konkretnie „przegrzanie”. Będzie to raczej „zaostrzenie choroby wieńcowej” lub innej choroby przewlekłej. Analizy śmiertelności prowadzi się dopiero post factum, gdy można statystycznie porównać liczbę zgonów w trakcie fali upałów ze wskaźnikami typowymi dla tej samej pory roku w warunkach normalnych. Możemy spodziewać się, że w przypadku amerykańskiej fali upałów wyniki okażą się dość ponure, zwłaszcza że dotknęła ona regiony, w których tak wysokie temperatury występują rzadko i ludność nie jest na nie dobrze przygotowana. Jak pokazał przegląd literatury na ten temat opublikowany ostatnio w The Lancet (Asseng i in., 2021), najlepiej czujemy się (średnio rzecz biorąc) w temperaturach z zakresu 17–24°C, natomiast przedłużające się okresy temperatury powyżej 32°C przy wysokiej wilgotności lub 45°C przy niskiej mogą być dla nas bardzo niebezpieczne a nawet groźne dla życia. A takie właśnie warunki wystąpiły w czerwcu w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych.

Aby uniknąć najpoważniejszych skutków fal upałów, konieczne jest przygotowanie się na nie, poczynając od systemu ostrzeżeń i instrukcji postępowania dla ludności, przez planowanie przestrzenne (np. rozwiązania architektoniczne w miastach ograniczające efekt miejskiej wyspy ciepła), a kończąc na planach reagowania na sytuacje kryzysowe, obejmujących np. tworzenie w razie potrzeby klimatyzowanych centrów ewakuacyjnych dla najsłabszych i najbardziej narażonych członków społeczności. Więcej na temat upałów i zdrowia dowiesz się z artykułów Zmiana klimatu niepokoi lekarzy, Mokry termometr a nasze przetrwanie.

Problem niebezpiecznych fal upałów dotyczy także Europy, w tym Polski. Jak możesz przeczytać w tekstach Coraz więcej upałów w Polsce oraz Polskie lato 2019 - dziś rekordowo gorące, w przyszłości typowe lub wręcz chłodne?, wyraźnie przybywa u nas dni z temperaturą maksymalną przekraczającą 30°C i tropikalnych nocy. Jak pokazano w Raporcie Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego (PZH), towarzyszy temu istotny statystycznie wzrost umieralności w trakcie fal upałów, szczególnie wysoki wśród mężczyzn i osób powyżej 65 lat. Podobnie jak w Ameryce, fale upałów występują u nas zwykle w związku z blokadami wyżowymi. Musimy więc liczyć się z tym, że zaskakująco wysokie temperatury mogą wystąpić także podczas którejś z naszych fal gorąca (zwłaszcza w przypadku nałożenia się ogólnych warunków meteorologicznych na lokalne efekty miejskich wysp ciepła).

Aleksandra Kardaś na podst, Philip i in. 2021 „Rapid attribution od the extraordinary heatwave on the Pacific Coast of the US and Canada June 2021”. Konstultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Opublikowano: 2021-07-12 09:59
Tagi

skutki zmiany klimatu

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