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

Teplejší Atlantik zvýši riziko hurikánov v západnej Európe

K tomuto záveru dospela jedna z posledných štúdií analyzujúca zmeny podmienok vzniku a vývoja tropických cyklón v oblasti Atlantického oceánu, predovšetkým však v jeho východnej časti, v blízkosti pobrežia západnej Európy (More hurricanes to hit Western Europe due to global warming). 

Obr. 1: Modelovanie TC a ich vnútornej dynamiky si vyžaduje globálne cirkulačné modely s veľkým rozlíšením (Zdroj)

Hurikány, alebo všeobecnejšie tropické cyklóny (TC), sú veľmi hlboké tlakové poruchy, prevažne menšieho horizontálneho rozsahu (priemer ~100 až 1000 km), ktoré sa vytvárajú nad teplými tropickými oceánmi v dôsledku veľmi intenzívnej konvekcie, najčastejšie od druhej polovice leta až do konca jesene (august-november). V Atlantickom oceáne väčšina z týchto cyklón putuje najskôr od západného pobrežia Afriky a Kapverdských ostrovov smerom na západ okolo južného okraja Azorskej tlakovej výše. Pokiaľ neskončia nad Karibským morom, výškové prúdenie tlakovej výše ich trajektóriu postupne stáča po parabole najskôr smerom na severozápad, sever a neskôr na severovýchod až východ. V prípade, že sa TC udržia v „dobre kondícii“ a teda zachovajú si svoju silu a štruktúru aj po prechode cez rozsiahly Atlantik miernych šírok, môžu skončiť až pri pobreží Britských ostrovov, prípadne kontinentálnej západnej Európy (ZE). Počet vznikjúcich TC, ako aj ich maximálna intenzita (sila) závisia od veľkého počtu faktorov, najmä však od teploty povrchových vrstiev oceánu a charakteru výškového prúdenia vzduchu. Preto podobne ako teplotné charakteristiky oceánov a atmosféry, aj ročný počet TC v Atlantiku podlieha pomerne veľkej časovej premenlivosti. Aby ste si o nej vytvorili akú-takú predstavu, pozrite si graf na Obr. 4, kde sú vidieť dlhodobé zmeny ročného počtu TC v Atlantickom oceáne v období 1878-2006 (Zdroj: Vecchi a Knutson 2008). 

Obr. 2: Trajektórie atlantických tropických cyklón simulované od augusta do októbra pre dve periódy, 2002-2006 (vľavo) a 2094-2098 (vpravo) - intenzita TC je reprezentovaná farbou trajektových línií (TC stupňa hurikánu je znázornená červenou farbou; BF > 12) - teplota SST je vynesená v pozadí, pričom prahová hodnota 27 °C je zvýraznená čiernou líniou (Zdroj)

Keďže však teplota povrchu oceánu v oblasti centrálneho Atlantiku postupne klesá až pod prahovú hodnotu 27 °C, ktorá je nevyhnutná pre podporu existencie TC, hurikány na ceste do Európy postupne slabnú, cez štádium tropickej búrky až do štádia tzv. mimotropickej cyklóny. Preto, aj keď takto hlboká tlaková níž západnú Európu zasiahne, vo väčšine prípadov sa už nejedná o skutočný hurikán, ale skôr o jeho pozostatok, ktorý však v niektorých základných rysoch hurikán ešte stále pripomína. Predovšetkým z pohľadu intenzívnych zrážok a silného vetra. A práve na tieto prípady sa zameral aj posledný výskum kolektívu autorov Haarsma et al. 2013. 

Obr. 3: Rozdiely modelovanej priemernej rýchlosti vetra v období augusta až októbra medzi obdobím 2002-2006 a 2094-2098 [m.s^-1] (Zdroj)

Použitím veľmi podrobného globálneho klimatického modelu s horizontálnym rozlíšením 25 × 25 km autori simulovali klimatický výskyt hurikánom podobných cyklón v oblasti Severného mora, Biskajského zálivu, Britských ostrovov a západného pobrežia Nórska pre časový horizont 2094-2098. Šesť modelových simulácií pre obdobie konca 21. storočia bežalo v podmienkach predpokladaných vyšších koncentrácii CO₂ (podľa scenára RCP 4.5, počíta s koncentráciami na úrovni 650 ppm) a vyššej priemernej teploty povrchu Atlantického oceánu. Výsledky porovnali so simuláciami súčasného stavu z obdobia 2002-2006, ako aj pozorovaným výskytom a intenzitou cyklón v priestore východného Atlantiku. Výstupy modelov a závery z nich vyplývajúce sú veľmi zaujímavé. Z porovnania súčasného stavu, kedy sa v priestore ZE vyskytnú na konci leta a v priebehu jesene v priemere „len“ dve hlboké cyklóny tropického pôvodu, s predpokladaným scenárom pre koniec 21. storočia vyplýva, že ich výskyt by sa mohol zvýšiť až na 13 ročne, pričom nárast je najvýraznejší v oblasti Biskajského zálivu (25-násobné zvýšenie, Obr. 2). Výsledky očakávaného výskytu TC celkom dobre korešpondujú aj s predpokladanými zmenami priemernej rýchlosti vetra pri brehoch ZE (Obr. 3), ktorá by mohla vzrásť v niektorých oblastiach aj o viac ako 12 m.s^-1. 

Za hlavnú príčinu tohto možného vývoja autori štúdie považujú najmä významný nárast teploty povrchových vrstiev Atlantického oceánu (SST – Sea Surface Temperature), a to nielen v oblasti pobrežia ZE, ale aj v priestore tropického Atlantiku pri brehoch Afriky. Už v dnešnej dobe možno v tropickej oblasti východného Atlantiku pozorovať častejší vznik TC a ich rýchly vývoj až do štádia hurikánu. Treba si aj uvedomiť, že čím bližšie k Európe hurikány vznikajú, tým väčšie riziko pre obyvateľov ZE predstavujú. To pochopiteľne existovalo aj v minulosti. Veď v období 1960-2010 zasiahlo ZE celkovo 23 veľmi hlbokých tlakových porúch, ktorých pôvod bol v 21 prípadoch v hurikánoch a 2 prípadoch v tropických búrkach. Scenáre klimatickej zmeny však pre koniec 21. storočia predpokladajú v tropickej oblasti východného Atlantiku ďalšie zvyšovanie SST až na hodnotu prevyšujúcu prahovú teplotu potrebnú pre vývoj TC, teda 27 °C. Keďže doterajší výskyt pozostatkov TC v ZE bol takmer vždy sprevádzaný značnými škodami spôsobenými tak intenzívnymi zrážkami ako aj silným vetrom,  výsledky tejto štúdie nie sú pre obyvateľov Britských ostrovov, Nórska, Portugalska či Francúzska v žiadnom prípade povzbudzujúce. 

 

Obr. 4: Dlhodobý vývoj ročného počtu TC v Atlantickom oceáne v období 1878-2006 (čierna línia) - červená čiara je 5-ročný kĺzavý priemer; sivý baner v pozadí je 95 % interval spoľahlivosti korekcie údajov, modrá čiara v spodnej časti grafu reprezentuje celkový počet doplnených údajov, vzhľadom na výpadky pozorovaní TC (Zdroj)

Klimatický výskyt veľmi silných tlakových porúch tropického pôvodu pri brehoch západnej Európy je veľmi pekne zhrnutý v publikácii The Impact of Hurricanes on the Weather of WesternEurope (autor: Dr. Kieran Hickey). Ďalšie informácie o možnom prepojení výskytu a intenzity TC, a hlavne hurikánov v priestore Atlantického oceánu, môžete nájsť aj predošlom článku: Keď sa z hurikánov stávajúsuper-búrky, prípadne aj na stránke Geofyzikálneho laboratória dynamiky kvapalín (Hurricanes and Climate Change a Has Global Warming Affected Atlantic Hurricane Activity?)

Literatúra

Haarsma, R., Hazeleger, W., Severijns, C., de Vries, H., Sterl, A., Bintanja, R., van Oldenborgh, G., & van den Brink, H. 2013. More hurricanes to hit Western Europe due to global warming Geophysical Research Letters DOI: 10.1002/grl.50360

Zdroje
http://simpleclimate.wordpress.com/2013/03/23/climate-change-set-to-bring-western-europe-more-hurricanes/
http://asr.science.energy.gov/publications/program-docs/RCP4.5-Pathway.pdf
http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter9.pdf
http://www.gfdl.noaa.gov/global-warming-and-hurricanes#section3
http://www.nature.com/ngeo/journal/v3/n3/abs/ngeo779.html
http://www.gfdl.noaa.gov/tom-knutson-homepage
http://www.gfdl.noaa.gov/global-warming-and-21st-century-hurricanes
http://climatemap.blogspot.cz/2013/03/ked-sa-z-hurikanov-stavaju-super-burky.html