Tropické cyklóny budú silnejšie a častejšie

Nová štúdia Kerryho Emanuela prináša zásadnú zmenu v očakávaných trendoch výskytu tropických cyklón (TC)

Tropické cyklóny (hurikány, tajfúny, atď.; ďalej len „TC“) patria medzi najkomplexnejšie a najničivejšie búrkové systémy na Zemi. Deštrukčnej sile ich účinku sú ročne vystavené milióny ľudí v pobrežných oblastiach tropických a subtropických regiónov. V priebehu roka vznikne nad tropickými teplými oceánmi viac ako 80 TC, a približne 12 % z tohto počtu má svoj pôvod v Atlantickom oceáne a v Karibiku. Keďže sú s ich postupom nad pevninu takmer vždy spojené značné ľudské straty a obrovské materiálne škody, informácie o dlhodobých zmenách a predpokladaných scenároch frekvencie ich výskytu, ako aj intenzity TC v meniacich sa klimatických podmienkach 20. a 21. storočia majú mimoriadny strategický význam. Doterajší výskum naznačoval, že vplyvom otepľovania atmosféry, ale najmä povrchových vrstiev oceánov sa bude ich sila (intenzita) zvyšovať, no ich celkový počet bude skôr mierne klesať, prípadne sa nebude meniť vôbec (okrem kategórie najsilnejších TC, kategórie 3 a viac). Predošlé projekcie TC pre 21. storočie tiež predpokladali výraznejší rast intenzity sprievodných fenoménov TC, a to hlavne priemernej rýchlosti vetra (ako aj okamžitých nárazov) a extrémnych zrážok.  

Obr. 1: (vľavo) Hurikán Elena zachytený nad Mexickým zálivom 1. septembra 1985; (vpravo) hurikán Irene v blízkosti súostrovia Bahamy 24. augusta 2011 (v tom čase hurikán 3. kategórie; Zdroj)

Nová štúdia Kerryho Emanuela z MIT (Downscaling CMIP5 climate models shows increased tropical cyclone activity over the 21st century) však prišla k diametrálne odlišnému záveru, najmä pokiaľ ide o očakávané zmeny celkového počtu TC. Hurikány a tajfúny sa podľa Emanuelových záverov stanú nielen silnejšími, ale celkovo aj častejšími, a to predovšetkým v oblasti severného Pacifiku (Obr. 2 a 4), kde ročné vznikne najviac TC na Zemi (v priemer 26-30 TC/rok). Veľmi podobný scenár zmien možno očakávať aj v Atlantickom oceáne. Celkový nárast počtu TC pre 21. storočie, získaný metódou dynamického downscalingu fyzikálnych premenných závislých napríklad aj od zmeny teploty oceánov (použitím globálnych a regionálnych modelov), nakoniec celkom dobre súhlasí so scenármi tzv. GPI indexu ("Genesis Potential Index", Obr. 5), ktorého výpočet od teploty oceánov závisí len málo alebo takmer vôbec (hodnota GPI závisí od termodynamický premenných atmosféry, potenciálnej vorticity, či vertikálneho strihu vetra).

Obr. 2: Zmeny ročného počtu TC interpolované z gridu 4 × 4 ° - priemer šiestich CMPI5 modelov - vypočítané ako rozdiel ročného počtu medzi obdobiami 1950-2005 a 2006-2100  (červenšie odtiene znamenajú nárast počtu; Zdroj) 

Obr. 3: Zmeny hodnoty PDI indexu interpolované z gridu 4 × 4 ° - priemer šiestich CMPI5 modelov - vypočítané ako rozdiel medzi obdobiami 1950-2005 a 2006-2100  (červenšie odtiene znamenajú nárast počtu; Zdroj)

Napriek tejto nekonzistentnosti s predošlým výskumom TC, Emanuelova práca prináša aj dva významne závery, zhodujúce sa so staršími štúdiami. Po prvé, potvrdila úzku previazanosť a pravdepodobne aj kauzálny vzťah medzi nárastom intenzity a frekvencie silných TC (kategórie 3 a viac) a zvyšovaním teploty tropických oceánov. Tento aspekt je veľmi dôležitý, keďže najväčší podiel škôd na pevninách spôsobujú práve TC 4. a 5. kategórie (s priemernou rýchlosťou vetra nad 250 km/h). Dobrým príkladom je rok 2005, kedy územie Spojených štátov zasiahli hneď tri ničivé hurikány kategórie 3 a 4, Katrina, Rita a Wilma, a úhrne spôsobili škody vo výšky minimálna 200 mld. USD. Na nárast intenzity silnejších TC poukazuje aj očakávané výrazne zvýšenie tzv. indexu PDI („Power Dissipation Index“, Obr. 3) až o 45 % v priebehu tohto storočia (celkový počet TC s kategóriou 3 a viac by sa mal zvýšiť asi o 40 %, Obr. 4). V budúcnosti bude však potrebné, okrem ničivých účinkov vetra a extrémnych zrážok, brať do úvahy aj potenciál rastu hladiny oceánov, ktorý predovšetkým pri silných TC povedie k rastu škôd v dôsledku vysokého morského príboja (príkladom môže byť aj slabší hurikán Sandy, ktorý zapríčinil značné škody v New Yorku; Video nižšie). Po druhé, štúdia tiež potvrdila predpokladaný nárastu intenzívnych zrážok, ktoré so sebou TC prinášajú (v dôsledku vyššieho výparu vody z hladiny oceánov a vyššej teploty atmosféry). 

Obr. 4: Dekádne zmeny celkového ročného počtu TC v období 1950-2100 simulovené modelmi CMIP5, pre obdobie 2006-2100 pomocou emisného scenára RCP8.5 (červené línie uprostred boxplotov predstavuju medián; Zdroj)

Obr. 5: Dlhodobé zmeny (1950-2005) a predpokladané scenáre (2006-2100) ročného počtu TC (zelená) a tzv. GPI indexu (Zdroj)

Prečo však Emanuelova štúdia prináša tak zásadne odlišný obraz zmien z pohľadu celkovej frekvencie TC? Odpoveď na túto otázku sa zrejme skrýva v použití novej generácie šiestich globálnych a regionálnych modelov (CMIP5 v podmienkach emisného scenára RCP8.5), ktoré sú schopené nielen presnejšie modelovať zmeny termodynamických vlastností centrálnych častí TC v nových podmienkach teplejšej atmosféry a oceánov (v porovnaní s modelmi CMIP3, ale počítať aj s vplyvmi, ktoré doposiaľ neboli v modelových simuláciách uvažované významnejšie – napr. vplyv množstva síranových aerosólov v zemskej atmosfére na podmienky vzniku TC. Práve tento vplyv sa podľa historických analýz ukazuje byť dosť zásadný, čoho príkladom môže byť globálne nižší počet TC v 70. a 80. rokoch 20. storočia, ktorý je dnes dávaný do súvisu s vyššími koncentráciami síranových aerosólov. Nárast celkového počtu TC v podmienkach 21. storočia preto Emanuel vidí najpravdepodobnejšie ako dôsledok predpokladaného poklesu koncentrácií týchto aerosólov v troposfére a stratosfére (pokles ich koncentrácie vedie k zvyšovaniu povrchovej teploty oceánov).

   

Video: Modelová simulácia NASA rýchlosti vetra na hladine 850 hPa hurikánu Sandy z roku 2012  (Zdroj: NASA's Goddard Space Flight Center and NASA Center for Climate Simulation. Video courtesy of NASA/GSFC/William Putman)

Obr. 6: Nad centrálnym Atlantikom smerom na západ postupuje tropická búrka a v tomto roku už 4. pomenovaná tropická porucha, Dorian. Bude to budúci hurikán? (Zdroj)

Súvisiace články 

Teplejší Atlantik zvýši riziko hurikánov v západnej Európe

http://climatemap.blogspot.cz/2013/03/teplejsi-atlantik-zvysi-riziko.html  

Keď sa z hurikánov stávajú super-búrky

http://climatemap.blogspot.cz/2013/03/ked-sa-z-hurikanov-stavaju-super-burky.html

Zdroje

http://www.gfdl.noaa.gov/global-warming-and-hurricanes
http://www.pnas.org/content/110/30/12219.abstract?sid=fa02e9ca-479d-4c7b-bb21-151d18d1fad7
http://eaps4.mit.edu/faculty/Emanuel/publications/research_papers
http://www.vesmir.cz/clanek/sandy-a-zmena-klimatu
http://www.climatecentral.org/blogs/nasas-mesmerizing-animation-of-hurricane-sandys-near-surface-winds-16086
http://www.livescience.com/28489-sandy-after-six-months.html
http://www.climatecentral.org/news/study-projects-more-frequent-and-stronger-hurricanes-worldwide-16204
http://www.ipsnews.net/2013/07/qa-hurricanes-are-getting-stronger-in-the-caribbean/
http://www.livescience.com/11260-hurricanes-nature-biggest-storms.html
http://www.climatecentral.org/news/ongoing-coverage-of-historic-hurricane-sandy-15184
http://www.climatecentral.org/blogs/nasas-mesmerizing-animation-of-hurricane-sandys-near-surface-winds-16086
http://www.gfdl.noaa.gov/cms-filesystem-action?file=user_files/gav/publications/vv_11_pdi-ace.pdf
ftp://texmex.mit.edu/pub/emanuel/Papers/camargo_etal_2007.pdf
http://news.yahoo.com/more-major-hurricanes-coming-century-191110212.html