Odviate vetrom, zaliate oceánom

Obyvatelia Vaunatu prežili svoj piatok trinásteho v úkrytoch pred najsilnejším cyklónom južného Pacifiku od roku 2003

Šanca, že veľmi silný cyklón zasiahne priamym úderom neveľké súostrovie kdesi v Pacifiku, v ktorom väčšina ostrovov nemá naprieč ani 40 kilometrov, a teda je tak malé, že ho sotva vidieť na mape, je takmer nulová. Tým viac, ak sa cyklón najvyššej, piatej kategórie „rozhodne“ zobrať celé súostrovie a jeho najhustejšie osídlené ostrovy doslova jedným ťahom. Nijak inak ako neuveriteľnou smolou sa to ani nazvať nedá. 

O celkovom rozsahu deštrukcie super-cyklónu Pam, ktorý sa v piatok a sobotu prehnal nad Vanuatu, súostrovím vzdialenom necelých 1600 kilometrov severovýchodne od Austrálie, sa zrejme budeme dozvedať len postupne, no už teraz je zjavné, že pôjde o jednu z najväčších prírodných pohrôm v novodobej histórii južného Pacifiku.

Obr. 1: Tropická cyklóna Pam na záberoch družice SUOMI (vľavo) a družice AQUA (vpravo) v piatok 13. marca 2015, v dobe vrcholu intenzity (Zdroj a Zdroj)

Ako ukazujú aj satelitné snímky (Obr. 1 a 2), Pam svojou centrálnou časťou, v ktorej priemerná rýchlosť vetra dosahovala v čase vrcholenia sily cyklónu viac ako 270 km/h (v nárazoch až 305 km/h), zasiahla všetky obývané ostrovy Vanuatu, vrátane toho hlavného, Efate, kde žije takmer 70 tisíc ľudí. Pam je pritom nielen najsilnejšou tropickou cyklónou od super-tajfúnu Haiyan z novembra 2013, ale súčasne len desiatou cyklónou najvyššej piatej kategórie Saffir-Simpsonovej stupnice zaznamenanou v južnom Pacifiku od roku 1970. A celkom určite pôjde aj o „najdrahšiu“ cyklónu na Vanuatu od roku 1985, kedy súostrovie zasiahla tropická búrka Eric a spôsobila škody vo výške 175 miliónov USD.

Obr. 2: Animácia družicových záberov TC Pam ukazuje postup cyklóny nad súostrovím Vanuatu v piatok 13. marca 2015 (Zdroj)

Zhodou okolností v čase vrcholenia intenzity cyklónu letela ponad Vanuatu americká družica AQUA, ktorej sa podarilo zhotoviť veľmi detailné zábery na štruktúru rotujúcej špirály rozsiahleho búrkového systému Pam. Okrem veľmi dobre sformovanej oblasti tzv. steny oka (ide o oblasť s najintenzívnejšími výstupnými pohybmi vzduchu) sa podarilo Aque zmerať aj veľmi nízke teploty povrchu najvyšších oblakov (Obr. 3), ktoré v tom čase klesali až k hodnotám okolo mínus 61 °C. To svedčí o veľkej výške vrcholov búrkových oblakov a silnej konvekcii v blízkosti oka cyklóny.

Obr. 3: Záber z družice AQUA ukazuje teplotné pole horného okraja oblačnosti búrkového systému Pam - oko cyklóny, zreteľne viditeľné v strede TC (modrá bodka), je obkolesené vertikálne mohutnou konvektívnou oblačnosťou, ktorej vrcholky majú veľmi nízku teplotu; až mínus 61 °C, čo je 210 K, a dosahujú až k spodnému okraju stratosféry - odhadom ide o výšku 18-20 kilometrov (fialová farba; Zdroj)

Pochopiteľne, takto ničivú silu by TC Pam pravdepodobne nedosiahla bez jednej dôležitej ingrediencie. A tou je vysoká teplota povrchu oceánu v okolí súostrovia Vanuatu. Ako ukazuje aj globálny model GFS (Obr. 4), v celej oblasti bol dobe vývoja cyklóny oceán ohriaty až na teplotu ako 30 °C, čo je o 1 až 2 °C viac ako dlhodobý priemer obdobia 1971-2000.

Okrem vhodných termodynamických (vysoká teplota a vlhkosť), panovali v celej oblasti aj veľmi dobré dynamické podmienky, predovšetkým malý vertikálny strih vetra, čo umožnilo Pam rozvinúť sa do veľkých, pre túto oblasť pomerne zriedkavých rozmerov a v relatívne krátkom čase dosiahnuť aj pozoruhodne nízky atmosférický tlak vo svojom strede (podľa odhadov meteorologickej služby na Fidži dosiahol prízemný tlak až k 899 hPa).

Obr. 4: (hore) Odchýlky povrchovej teploty oceánu dňa 14. marca 2015 podľa globálneho modelu GFS - odchýlky sú počítané v porovnaní s normálom 1971-2000; oblasť Vanutu je označená čiernym štvorcom (Zdroj: Climate Reanalyzer: http://cci-reanalyzer.org, Climate Change Institute, University of Maine, USA); (dole) odchýlky povrchovej teploty oceánu na základe meraní NOAA/NESDIS z 12. marca 2015 (Zdroj) 

Trochu prekvapujúcou skutočnosťou je ale to, že takto priaznivé poveternostné podmienky v južnom Pacifiku panujú aj napriek tomu, že celá rozsiahla oblasť centrálneho Tichého oceánu v súčasnosti prechádza významnými zmenami v súvislosti s pokračujúcim vývojom El Niña, ktoré vo všeobecnosti výskytu tropických cyklón regióne južného Tichomoria nepraje. Ďalší dôkaz toho, že nie všetko musí byť vždy v zhode s našimi predpokladmi.

Možno to tak trochu platí aj v prípade dlhodobých zmien výskytu tropických cyklón v priestore južného Pacifiku. Globálne otepľovanie sa prejavuje aj v tejto vzdialenej oblasti sveta, a to nielen zvyšovaním teploty atmosféry či oceánu, ale aj rastom jeho hladiny. Ako potvrdzujú aj altimetrické družicové merania povrchu oceánov (Obr. 5), súostrovie Tuvalu leží v oblasti, kde výška hladiny oceánu vykazuje jednu z najrýchlejší zmien na svete. V celej celej oblasti Tuvalu sa v období 1993-2013 zvyšovala hladina oceánu o viac ako 10 milimetrov za rok, čo od roku 1993 znamená nárast o minimálne 20 centimetrov.

Obr. 5: Rýchlosť zvyšovania hladiny oceánu [mm/rok] podľa altimetrických družicových meraní v období 1993 až 2013 podľa CSIRO (Zdroj)

Skúsme si to teraz dať do súvislosti s tým, ako by sa potenciálne mohli v budúcnosti (z)meniť podmienky výskytu a intenzity juhopacifických cyklón. Tak historické záznamy (dostupné od roku 1970), ako aj modelové projekcie budúceho „klimatického“ výskytu cyklón síce nepoukazujú na významné zmeny celkového počtu TC či ich priemernej deštruktívnej sily v južnom Pacifiku, no v prípade veľmi silných TC (4. a 5. kategórie) je možné očakávať významnejší nárast ich celkového počtu (až o 20 %) a aj maximálnej intenzity (až o 11 % do roku 2100). Dokladá to aj nedávna štúdia z roku 2013 (Kossin et al. 2013), ktorá uvádza, že v priestore južného Pacifiku došlo od roku 1982 k významnému nárastu intenzity silných tropických cyklón.

V prípade, že by nakoniec došlo k naplneniu scenárov o potenciálne častejšom výskyte La Niñe v podmienkach vyššej globálnej teploty, môže to pre oblasť južného Pacifiku znamenať aj celkový rast početnosti TC bez ohľadu na ich maximálnu intenzitu. Synergický účinok len týchto dvoch faktorov by mohol pre obyvateľov južného Tichomoria predstavovať dosť zásadný problém, keďže väčšina ostrovov patrí do kategórie nízkoležiacich koralových atolov. Aj keď sa možno zdá, že Vanuatu v tomto ohľade zatiaľ nepatria medzi najviac ohrozené ostrovy, s pokračujúcim otepľovaním budú pravdepodobne aj príslušníci tohto ostrovného národa nasledovať emigračné stratégie Kiribati alebo Tuvalu. Tie do budúcna počítajú s odkupovaním alebo prenájmom pôdy pre svoje obyvateľstvo na ostrovoch Fidži, alebo Novom Zélande a Austrálii.

Odporúčam tiež pozrieť aj nasledujúce video o tom, ako mimoriadne zraniteľné sú malé ostrovné národy na poveternostné extrémy, akými sú tropické cyklóny a ako sa vplyvom klimatickej zmeny môže celá situácia ešte zhoršiť (Video).

Literatúra
Dowdy, A.J., Lixin Qi, David Jones, Hamish Ramsay, Robert Fawcett, Yuri Kuleshov, 2012: Tropical Cyclone Climatology of the South Pacific Ocean and Its Relationship to El Niño–Southern Oscillation. J. Climate, 25, 6108–6122.
Elsner, J.B., Kossin, J.P., Jagger, T.H., 2008. The increasing intensity of the strongest tropical cyclones. Nature 455, 92–95.
Emanuel, K.A., 1987. The dependence of hurricane intensity on climate. Nature 326, 483–485.
Emanuel, K.A., 2005. Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years. Nature 436, 686–688.
Emanuel, K., Sundararajan, R., Williams, J., 2008. Hurricanes and global warming: results from downscaling IPCC AR4 simulations. Bulletin of the American Meteorological Society 89, 347–367.
Knutson, T.R.,McBride, J.L., Chan, J., Emanuel, K., Holland, G., Landsea, C., Held, I., Kossin, J.P., Srivastava, A.K., Sugi, M., 2010a. Tropical cyclones and climate change. Nature Geoscience 3, 157–163.
Knutson, T.R., Landsea, C., Emanuel, K., 2010b. Tropical cyclones and climate change: a review. In: Chan, J.C.L., Kepert, J. (Eds.), Global Perspectives on Tropical Cyclones. World Scientific. 436 pp.
Walsh, K.J.E., Ryan, B.F., 2000. Tropical cyclone intensity increase near Australia as a result of climate change. Journal of Climate 13, 3029–3036.
Walsh, K.J.E., McInnes, K.L., McBride, J.L., 2012. Climate change impacts on tropical cyclones and extreme sea levels in the South Pacific — A regional assessment. Global and Planetary Change 80–81 (2012) 149–164.

Zdroje

Cyclone Pam Weakens to Category 4; Remembering the Hesston Tornado Outbreak
http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/comment.html?entrynum=2935
Category 5 Tropical Cyclone Pam Makes a Direct Hit on Vanuatu
http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/comment.html?entrynum=2934
Catastrophic damage feared in tiny Vanuatu after Category 5 Cyclone Pam
http://mashable.com/2015/03/13/cyclone-pam-vanuatu-catastrophic-damage/
NASA sees major Tropical Cyclone Pam near Vanuatu
http://phys.org/news/2015-03-nasa-major-tropical-cyclone-pam.html
Recent multidecadal strengthening of the Walker circulation across the tropical Pacific
http://www.nature.com/nclimate/journal/v3/n6/full/nclimate1840.html

Stúpne v 21. storočí hladina oceánov o tri metre?

Globálne dôsledky kolapsu ľadovcov v Antarktíde neobídu ani Slovensko

Globálna atmosférická koncentrácia oxidu uhličitého niekedy počas tohto roka prekročí magickú hranicu 400 ppm. Zostane to tak navždy, presnejšie, na niekoľko desiatok tisícročí, čo je pre nás to isté. Takúto vysokú koncentrácie zažila Zem naposledy niekedy pred 20 miliónmi rokov. Priamym dôsledkom tejto zásadnej zmeny je rastúca nerovnováha medzi celkovým príjmom a výdajom energie a tepla, ktoré prebiehajú medzi Zemou a medziplanetárnym priestorom.

Povedané jednoduchšie: príjem žiarenia zo Slnka sa významnejšie nemení, no výdaj tepla planétou sa čoraz viac znižuje. Výsledkom je vyššia akumulácia tepla v atmosfére či oceánoch, čo spôsobuje aj rýchlejšie topenie ľadovcov. Planéta teplo skutočne hromadí; vieme to zmerať buď priamo pomocou satelitov a pozemných prístrojov, alebo nepriamo, pomocou zmeny objemu ľadu a rastu hladiny oceánov. Nie je preto prekvapujúce, že rýchly rast hladiny oceánov patrí medzi najčastejšie argumenty a fakty podporujúce realitu globálneho otepľovania.

Obr. 1: Ľadovec Twaites v západnej Antarktíde patrí už v súčasnosti k významným prispievateľom k celkovému rastu hladiny oceánov (Zdroj)    

Rast hladiny oceánov síce nepatrí medzi problémy, ktoré by znepokojovali obyvateľov strednej Európy, no napriek tomu si zaslúži náležitú pozornosť. V hre je totiž bezpečnosť a životy stoviek miliónov ľudí žijúcich v husto obývaných pobrežných oblastiach, vrátane najväčších mestských aglomerácií sveta.

Za posledných približne 130 rokov vzrástla hladina oceánov v priemere o 25 centimetrov. Pre mnohých je táto zmena sotva pozorovateľná. V historickom kontexte však ide o najrýchlejšiu zmenu v posledných minimálne 6 000 rokoch, a ako sa zdá, v posledných troch desaťročiach rýchlosť nárastu evidentne akceleruje. Zatiaľ čo v priebehu 20. storočia sa hladina zvyšovala priemerne o 1,7 milimetra za rok, od roku 1993 rastie výrazne rýchlejšie, a to až o 3,5 milimetra za rok (Obr. 2).

Dve tretiny tohto zvýšenia až doposiaľ spôsobovala rastúca teplota oceánov - inak povedané, išlo o priamy dôsledok rastúcej teplotnej rozťažnosti morskej vody. Zvyšnú tretinu obstaral ústup horských a polárnych ľadovcov. Nedávny výskum stability veľkých kontinentálnych ľadovcov Grónska a západnej Antarktíde však varuje: počas tohto storočia sa môže zásadne zmeniť nielen podiel, akým prispievajú ľadovce k celkovému nárastu, ale aj samotná rýchlosť vzostupu hladiny oceánov (Joughin et al. 2014 a Rignot et al. 2014). Hlavným kľúčom k tejto náhlej zmene by mohol byť rozsiahly ľadovec v západnej Antarktíde (Obr. 1). (Samotné zvýšenie rýchlosti zvyšovania hladiny síce očakávajú aj IPCC scenáre, no neberú do úvahy "významnejšie" rastúci príspevok kontinentálnych ľadovcov, Obr. 3)

Obr. 2: Celkový nárast hladiny oceánov (vľavo), a jeho rýchlosť (vpravo), odhadnutý jednotlivými vedeckými tímami a porovnaný so satelitnými meraniami - čierna krivka (Zdroj)    

Nezabúdajme pritom, že už súčasná rýchlosť nárastu morskej hladiny spôsobuje v niektorých nízko položených oblastiach značné problémy. V tejto súvislosti sa síce najčastejšie spomínajú koralové ostrovy v Indickom alebo Tichom oceáne (Maledivy resp. Tuvalu), no zvyšujúca sa hladina oceánu začína poriadne trápiť aj obyvateľov východného pobrežia Spojených štátov amerických. Zvlášť mimoriadne vážna situácia počas hurikánu Sandy v októbri 2012 ukázala Američanom, a najmä obyvateľom New Yorku, čo znamená byť nepripravený na vysoký „búrkový“ príboj. Viac podrobností v článku Sandy a změna klimatu (Vesmír, 92 - 2013/7).

Čo však v prípade, že v budúcnosti bude hladina oceánov rásť dokonca ešte rýchlejšie ako dnes? Bude to stále problém len pre husto obývané pobrežia a veľké metropoly ako Tokio alebo Londýn?

Obr. 3: Pozorovaný a predpokladaný rast hladiny oceánov do roku 2100 podľa dvoch emisných scenárov (RCP8.5 - červaná; RCP2.6 - modrá) na základe výstupov IPCC AR5 (Zdroj) 

Výskum v tejto oblasti priniesol v poslednom rok veľmi zaujímavé výsledky. Svetové médiá celkom opodstatnene najviac zaujali dve nezávislé štúdie o možnom kolapse západoantarktického kontinentálneho ľadovca (WAIS). Obe analýzy prinášajú celkom jasný obraz o tom, že hlavnou príčinou rýchleho úbytku ľadu v západnej Antarktíde, najmä v oblasti ľadovcov Pine Island či Twaites, je rastúca teplota okolitého oceánu.

Teplejšia voda sa k pobrežiu dostáva v stále väčšej miere najmä v dôsledku silnejšej atmosférickej cirkulácii v okolí Antarktídy. Pretože podložie západnej Antarktídy netvorí súvislý kontinent a celý ľadovcový štít de facto „ukotvuje“ k zvyšku Antarktídy len niekoľko nesúrodých ostrovných celkov, báza ľadovca leží zväčša pod úrovňou mora (miestami až 2000 metrov pod hladinou). Ak by k nej morská voda prenikla, slabšie ukotvenie by mohlo viesť k destabilizácii celého WAIS a v časovom horizonte 100 až 200 rokov by sa minimálne jedna tretina jeho objemu mohla dostať do svetového oceánu. Zvyšok potom v časovom horizonte do 500 rokov.

O tom, že ľad z celej oblasti WAIS mizne v dôsledku globálneho otepľovania 3-krát rýchlejšie ako sa pôvodne predpokladalo, ukazuje aj ďalšia štúdia z roku 2014 (Sutterley et al. 2014).

Obr. 4: (hore) Kolaps šelfového ľadovca Larsen B vo februári a marci 2002; (dole) čelo Larsenovho ľadovca (Zdroj) 

O tom, že teplejšia morská voda začína prenikať hlbšie pod ľadovec a ďalej do vnútrozemia, svedčí niekoľko skutočností. Predovšetkým je to rýchly ústup terminálnych časti ľadovcových šelfov do vnútrozemia, ďalej zmenšujúca sa vertikálna mohutnosť ľadovcov a nakoniec aj stúpajúca rýchlosť ich postupu do oceánu. (Ľadovec Pine Island pritom už dnes patrí medzi najrýchlejšie sa pohybujúce ľadovce – 4 tisíc metrov za rok, a spolu s ľadovcom Twaites odvádza ľad z viac ako 5% plochy celej Antarktídy)

Regiónov podobných Pine Island je ale v Antarktíde hneď niekoľko; preto ak skolabuje tento, je celkom možné, že skolabujú aj ďalšie. Názorným príkladom, ako takýto kolaps vyzerá v praxi, je náhla deštrukcia ľadovca Larsen B v marci 2002. V priebehu necelých troch týždňov sa ľadovcový šelf s plochou viac ako 3 tisíc kilometrov štvorcových nenávratne rozpadol v oceáne. Ľadovce, ktoré ho vytvárali, odvtedy stekajú do mora asi 6-krát rýchlejšie ako pred kolapsom Larsena (Obr. 4).  

Obr. 5: Odhad regionálneho rastu hladiny oceánov v obdobiach 1993-2003 a 2003-2013 na základe satelitných meraní - v oblasti pobrežia západnej Antarktídy je možné vidieť zvlášť nápadnú (modrú) oblasť s celkovým poklesom hladiny oceánu - ide pravdepodobne o dôsledok zníženia intenzity gravitačného poľa a zmenšovania hmoty WAIS (Zdroj) 

Po úplnom roztopení všetkých ľadovcov WAIS by globálna hladina vzrástla až o 9 metrov. Dôsledky tohoto náhleho kolapsu by boli pre mnohé pobrežné mestá a nízko položené regióny doslova fatálne (pravdepodobne viac postihnutá bude severná ako južná pologuľa v dôsledku zmeny gravitačného poľa v oblasti Antarktídy; Obr. 5). Napriek varovnému odkazu oboch štúdií nie je na mieste označiť ich za alarmistické, práve naopak.

Ich závery by mali viesť k prehodnoteniu doterajších, veľmi konzervatívnych scenárov nárastu hladiny oceánov pre 21. storočie publikovaných v poslednej správe IPCC. Tie v najhoršom prípade počítajú, že do roku 2100 stúpne morská hladina maximálne o 1 až 1,2 metra (Obr. 3). Tento odhad je však podľa viacerých expertov podhodnotený. Napríklad James Hansen varuje, že konečný nárast môže významne presiahnuť hranicu 3 metrov už v tomto storočí. Išlo by teda o nárast 15-krát rýchlejší ako ten súčasný.

Ak by k tom nakoniec došlo, Slovensko, ako aj ďalšie vnútrozemské krajiny, budú musieť celkom určite prehodnotiť svoju imigračnú politiku.

Zdroje

A new sea level curve
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2015/01/a-new-sea-level-curve/
The antarctic ice sheet is a sleeping giant, beginning to stir
http://1url.cz/ofWg
Probabilistic reanalysis of twentieth-century sea-level rise
http://dx.doi.org/10.1038/nature14093#sthash.4VyYWuVT.dpuf
Briefing: Antarctic ice sheet mass loss and future sea-level rise
http://1url.cz/KfGo
Sea level and global ice volumes from the Last Glacial Maximum to the Holocene
http://www.pnas.org/content/111/43/15296
Sea level in the 5th IPCC report
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/10/sea-level-in-the-5th-ipcc-report/
Sea-level rise: What the experts expect
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/11/sea-level-rise-what-the-experts-expect/
Paleoclimate Implications for Human Made Climate Change
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1105/1105.0968.pdf
Marine Ice Sheet Collapse Potentially Under Way for the Thwaites Glacier Basin, West Antarctica
http://www.sciencemag.org/content/344/6185/735.abstract
Widespread, rapid grounding line retreat of Pine Island, Thwaites, Smith, and Kohler glaciers, West Antarctica, from 1992 to 2011
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014GL060140/abstract
Rising Waters: How Fast and How Far Will Sea Levels Rise?
http://e360.yale.edu/feature/rising_waters_how_fast_and_how_far_will_sea_levels_rise/2702/
Mass loss of the Amundsen Sea Embayment of West Antarctica from four independent techniques
http://1url.cz/jfGq

http://dx.doi.org/10.1038/nature14093#sthash.4VyYWuVT.dpufhttp://dx.doi.org/10.1038/nature14093#sthash.4VyYWuVT.dpuf