Concerned Climatologist: Búrky našich detí sú už realitou

sobota 24. októbra 2015

Búrky našich detí sú už realitou

Patrícia - hurikán "šiestej" alebo "siedmej" kategórie?

Od super-tajfúnu Haiyan, najsilnejšej tropickej cyklóny, aká kedy zasiahla pevninu, neubehli ešte ani dva roky a opäť tu máme situáciu, ktorá meteorológov a klimatológov zanecháva v nemom úžase. V priebehu necelých 24 hodín sa nad teplými vodami východného Pacifiku, neďaleko západného pobrežia Mexika, sformovala jedna z najsilnejších tropických cyklón [TC] v zdokumentovanej histórii. Hurikán Patrícia (Obr. 1, 7) pritom nemá ambície len prepísať učebnice meteorológie, ale ako sa zdá, podnieti odborníkov aj k prehodnoteniu známych klasifikačných stupníc, ktoré používajú pre škálovanie intenzity hurikánov. K tomuto kroku meteorológovia majú určite mnoho dôvodov.

Obr. 1: Hurikán Patrícia na zábere z družice GOES-East v piatok 23. októbra 2015 - na obrázku je jasne zreteľné aj približne 10 km široké oko TC (Zdroj: NOAA)

To, čo zmerali posádky prieskumných lietadiel americkej NOAA (Obr. 2) pri opakovaných preletoch cez hurikán Patrícia v priebehu včerajšieho dňa (piatok, 23. Október 2015), všetkým doslova vyrazilo dych. Priemerná rýchlosť vetra v tesnej blízkosti povrchu oceánu dosahovala miestami až 320 km/h, pričom jednotlivé nárazy boli ďaleko silnejšie a rýchlosť vetra sa v nich blížila až k 400 km/h. Aby sme si vietor takejto rýchlosti vedeli lepšie predstaviť, pre porovnanie použijeme príklad z relatívne nedávnej doby. Vietor porovnateľnej sily v roku 2011 doslova zmietol zo zemského povrchu americké mestečko Joplin, ktoré zasiahol tornádo najvyššej kategórie EF5 a zanechalo za sebou 158 obetí (Obr. 3). Silové účinky takto extrémneho vetra sú však jediným parametrom, ktorý s pamätným joplinským tornádom znesie porovnanie. A to kvôli tomu, že na rozdiel od tornáda, kde vietor devastuje povrch veľmi lokálne, v hurikáne podobne silné vetry postihujú niekoľkonásobne väčšiu plochu. Joplinské tornádo by muselo mať 15-násobne väčšie rozmery, aby sa vyrovnalo rozsahu Patrície.

Obr. 2: Profil vybraných parametrov meraných počas prieskumného letu NOAA v piatok ráno, 23.10.2015 - vľavo hore: rýchlosť vetra v letovej výške približne 5900 metrov; vpravo hore: hodinová výdatnosť dažďa a rýchlosť prízemného vetra; vľavo dole: teplota vzduchu a teplota rosného bodu; vpravo dole: letová výška a tlak vzduchu (Zdroj: NOAA)

Obr. 3: Ohromný rozsah devastácie mesta Joplin (Missouri; 23.5.2011) spôsobený ničivým tornádom najvyššej, piatej kategórie EF5 (Zdroj)

Práve z pohľadu maximálnej rýchlosti vetra je Patrícia skutočne historická, a pravdepodobne prekonáva aj supertajfún Haiyan. Rýchlosť vetra 320 km/h je totiž najvyššia hodnota, akú sa kedy podarilo priamo inštrumentálne zmerať. [Keďže v prípade západopacifických tajfúnoch sa priame merania nevykonávajú, k dispozícii sú len družicové odhady, nikdy sa žiaľ už nedozvieme, či rýchlosť 315 km/h nameraná v tajfúne Haiyan pri jeho postupe nad filipínske pobrežie, bola tou skutočne najvyššou.]

Pozoruhodné sú v prípade Patrície aj ďalšie ukazovatele jej enormnej intenzity. Okrem pozoruhodne nízkeho atmosférického tlaku v jej centre (879 hPa) určite zaujme aj mimoriadny krátky čas (menej ako 24 hodín), za ktorý sa z priemerne silnej tropickej búrky vyvinul nielen hurikán najvyššej, piatej kategórie, ale aj tropická cyklóna, ktorá zrejme prekonala teoretické maximum intenzity TC. Na to, že najčastejšie používané stupnice sily hurikánov, Saffir-Simpsonova a Dvorakova, na podobne silné cyklóny ako Patrícia už dávno nestačia, poukazujú dnes už mnohí odborníci. A ukázalo sa to nielen pri hurikáne Wilma v roku 2005, ale aj spomínanom supertajfúne Haiyan. Okrem toho, z klimatologického výskumu tajfúnov a hurikánov vyplýva, že pokračujúce globálne otepľovanie bude v budúcnosti znamenať viac podobne silných cyklón. Je teda načase rozmýšľať o šiestej kategórii tropických cyklón?

Obr. 4: Teplota povrchu oceánov ako absolútna hodnota (vľavo) a odchýlka v °C od dlhodobého priemeru 1971-2000 dňa 23.10.2015 podľa modelu NOAA; čiernym rámčekom je označená oblasť vzniku hurikánu Patrícia (Zdroj: Image obtained using Climate Reanalyzer (http://cci-reanalyzer.org), Climate Change Institute, University of Maine, USA)

Ako vieme, známa Saffir-Sipsonova stupnica používa päť stupňov intenzity TC, pričom najvyššia začína pri priemernej [1-min] rýchlosti 248 km/h. Horne obmedzenie nemá, a z čisto praktických (technických) dôvodov ho ani nepotrebuje, keďže žiadna technická štruktúra či stavba nedokáže odolať náporu vetra s rýchlosťou nad 248 km/h. Z tohto dôvodu zavedenie šiestej alebo dokonca siedmej kategórie intenzity nemá príliš veľký praktický význam, pretože akonáhle hurikán dosiahne minimálne 248 km/h, je úplne jedno či ho klasifikovať „päťkou“ alebo „šestkou“. Dôsledky sú bez rozdielu na formálne zatriedenie vždy katastrofálne!

Praktický význam je však jedna vec, vedecká hodnota je vec druhá. Ak predpokladáme, že intenzita a teda aj horný „strop“ maximálnej rýchlosti vetra v tropických cyklónach porastú v dôsledku otepľovania atmosféry a oceánov, nebolo by celkom na škodu o možnosti zavedenia šiestej kategórie uvažovať. [Existencia ďalšej kategórie by určite sprehľadnila reálne rozdelenie intenzity najsilnejších cyklón, ktoré dnes končia v jednej triede bez ohľadu na fakt, že častokrát sú medzi TC piatej kategórie veľmi podstatné kvantitatívne rozdiely.]

Zaujímavá je tiež otázka, kde až môže siahať teoretická hranica maximálnej rýchlosti vetra v tropických cyklónach? Rýchlosť vetra v najsilnejších tornádach môže krátkodobo dosiahnuť až 500 km/h. Ako je to ale v prípade hurikánov a tajfúnov, ktorých sila [intenzita] nezávisí od lokálnych atmosférických podmienok tak, ako tomu je pri tornádach, ale naopak je výsledkom „krajne“ vhodnej kombinácie teplotných, cirkulačných a vlhkostných podmienok nad oveľa rozsiahlejšími plochami tropických oceánov?

Keďže tropické cyklóny po svojom vzniku čerpajú podstatnú časť svojej energie z povrchu teplého oceánu, tento empíriou podložený teoretický fakt nás privedie k jednoduchému predpokladu, že čím vyššia bude teplota oceánov [a prízemnej atmosféry], tým intenzívnejšie môžu byť aj tropické cyklóny. Atmosférickí fyzici síce už dávnejšie diskutovali o tom, že „pevná“ horná hranica intenzity a teda aj rýchlosti vetra v TC musí existovať, klimatická zmena nás ale stále častejšie presviedča, že TC svoj horný limit zatiaľ, zdá sa, ešte nedosiahli.

Obr. 5: Priemerné mesačné odchýlky teploty oceánov v septembri 2015; čierne rámčeky označujú výrazné kladné odchýlky teploty v oblastiach výskytu El Niña; červený rámček vymedzuje oblasť výskytu hurikánu Patrícia (Zdroj: ECMWF)

Popredný americký meteorológ, Kerry Emanuel v roku 1998 vypočítal, že tento limit by mal v súčasných klimatických podmienkach ležať niekde medzi 300 a 305 km/h. Súčasne ale uvádza, že nemusí byť definitívny, a s pokračujúcim otepľovaním o každý 1 °C sa môže zvýšiť o 5 % (pri oteplení o 5 °C do konca tohto storočia by to znamenalo nárast až k hodnotám okolo 380 km/h). Ďalší významný meteorológ, Chris Landsea, pracujúci v Národnom hurikánovom centre NOAA, ale namieta, že takýto nárast nie je reálny ani v prípade výrazného oteplenia a že celkové zvýšenie max. intenzity do konca 21. storočia nepresiahne 5 %. Podľa Landsea by sa tak horná hranica mala nachádzať niekde okolo hodnoty 320 km/h.

Obr. 6: Vplyv El Niña na aktivitu pacifických (žltá) a atlantických (modrá) hurikánov je celkom zásadný; v dôsledku slabšieho pasátového prúdenia a slabého strihu vetra [a vyššej teploty oceánu] je silnejšia aktivita TC vo východnom a centrálnom Pacifiku (Zdroj: NOAA)

A teraz si to všetko dajme dohromady s tým, čo sme sa za posledných 48 hodín dozvedeli o hurikáne Patrícia. Vznikne nám z toho nielen zaujímavý obraz, ale celkom určite nás napadne minimálne jedna, dosť podstatná otázka. Dosiahla, či dokonca prekonala Patrícia teoretické maximum intenzity tropických cyklón, ktoré uvádza Landsea? Pri pohľade na hodnoty rýchlosti prízemného (320 km/h) a výškového (»360 km/h) vetra mi z toho vychádza len jediná odpoveď. Áno, prekonala! A mala k tomu, ako sa zdá, veľmi dobré predpoklady. V dôsledku rastúcej teploty oceánov a atmosféry v posledných desaťročiach a v tomto roku aj kvôli pacifickému fenoménu El Niño (Obr. 5), hurikán Patrícia vznikol v oblasti, ktorá patrí v posledných dvoch rokoch medzi najteplejšie miesta planéty. [Dokazujú to aj merania prieskumných lietadiel v samotnom hurikáne; teplota povrchu oceánu dosahovala viac ako 31 °C; Obr. 4-5.] Navyše je viac ako isté, že Patrícia nie je prvá, a nebude ani posledná tropická cyklóna, ktorej sa prekonanie limitu intenzity podarilo a v budúcnosti ešte podarí. Je preto celkom namieste začať hovoriť o hurikánoch a tajfúnoch „šiestej“ kategórie. Búrky našich detí sú už dnes dnes realitou!