Не пропустите историю
Каждую пятницу получайте последние экспертные оценки и оригинальные отчеты Yale Climate Connections на свой почтовый ящик.
Открытый поиск
Опубликовано в Объяснение климата
Как изменение климата делает ураганы более опасными
Более сильный ветер, более сильный дождь и усиление штормового нагона приводят к еще большему потенциальному разрушению.
Джефф Берарделли 8 июля 2019 г. 17 октября 2022 г.
Поделись этим:
Сильные ураганы на сегодняшний день являются самыми дорогостоящими стихийными бедствиями в мире, в некоторых случаях причиняющими ущерб более чем на 100 миллиардов долларов. В настоящее время есть доказательства того, что неестественные последствия глобального потепления, вызванного деятельностью человека, уже делают ураганы сильнее и разрушительнее.Последние исследования показывают, что эта тенденция, вероятно, сохранится, пока климат продолжает нагреваться.
Как формируется ураган?
Называются ли они ураганами в Атлантическом океане, тайфунами в западной части Тихого океана или циклонами в Индийском океане, сильные тропические циклоны являются примером яростной ярости природы.
Критерии, способствующие формированию тропических циклонов, довольно просты. Все начинается с небольшого атмосферного возмущения, происходящего в тропическом океане или рядом с ним. Если температура воды достаточно теплая, обычно выше 80 градусов по Фаренгейту, а атмосферные условия благоприятны с влажностью и равномерным ветром, тропическая система может развиваться. В Атлантике система сначала становится тропической депрессией. По мере того, как он становится сильнее, система переходит в тропический шторм, а затем, наконец, когда скорость ветра превышает 74 мили в час, это называется ураганом.
Ураганы становятся все чаще?
Вообще говоря, чем выше температура воды, тем больше тепловой энергии доступно и тем выше вероятность развития тропических циклонов. Поэтому разумно предположить, что по мере того, как люди продолжают выбрасывать парниковые газы, согревающие планету, вероятность активности тропических циклонов возрастает.
По большому счету это так, но в реальном мире все немного сложнее. Принято считать, что интенсивность штормов будет увеличиваться, но частота штормов либо уменьшится, либо останется неизменной.
Обнаружение тенденций как в количестве, так и в интенсивности тропических циклонов сложно, потому что надежные записи датируются только тем, что соответствует последовательным и полным глобальным спутниковым наблюдениям. С 1985 года каждый год формировалось удивительно постоянное среднее число около 80 тропических циклонов, в диапазоне от минимума 65 до максимума 90.
Что касается частоты, исследования неизменно показывают «отсутствие заметной тенденции в глобальном количестве тропических циклонов». Кроме того, авторы исследования 2013 года не обнаружили антропогенного сигнала в ежегодных глобальных частотах тропических циклонов или ураганов.
Ураганы становятся сильнее?
Авторы того же исследования 2013 года обнаружили существенное региональное и глобальное увеличение доли сильнейших ураганов — штормов 4-й и 5-й категорий. Авторы связывают это увеличение с глобальным потеплением климата: «Мы пришли к выводу, что с 1975 года наблюдается существенное и наблюдаемое региональное и глобальное увеличение доли ураганов категорий 4–5 на 25–30 процентов на °C антропогенного (человеческого) -вызванное) глобальное потепление».
Интересно, что увеличение количества самых мощных штормов уравновешивается аналогичным уменьшением количества ураганов категории 1 и категории 2. Авторы выдвинули эту интригующую теорию: «Мы предполагаем, что этот [баланс] возникает из-за ограниченного характера тропических циклонов до максимального значения, определяемого потенциальной интенсивностью, которая лишь незначительно увеличивается с глобальным потеплением».
Ураганы усиливаются быстрее?
Быстрое усиление, определяемое как увеличение скорости ветра не менее чем на 35 миль в час за 24 часа, недавно привлекло большое внимание в результате таких ураганов, как Харви, Ирма, Мария и Майкл в 2017 и 2018 годах. Атлантический бассейн с 1986 по 2015 год, недавнее исследование показало, что быстрое усиление увеличивалось на 4,4 мили в час за десятилетие. Авторы исследования связывают большую часть прироста с переходом в более теплую фазу Атлантического многодесятилетнего колебания, естественного цикла.
Но авторы статьи 2019 года под руководством ученых из Лаборатории геофизической гидродинамики NOAA предполагают, что глобальное потепление также играет свою роль.Используя моделирование одной из самых передовых доступных климатических моделей, называемой HiFLOR, группа исследователей приходит к выводу, что недавнее увеличение быстрой интенсификации «выходит за рамки оценки HiFLOR ожидаемой внутренней изменчивости климата, которая предполагает, что модель, изображающая климатические колебания, такая как AMO, не может объяснить наблюдаемая тенденция».
Таким образом, хотя команда не может объяснить быстрый рост интенсификации антропогенным потеплением, они говорят, что антропогенное потепление значительно увеличивает скорость экстремальной интенсификации тропических циклонов в модели HiFLOR.
Ураганы вызывают больше дождя?
Когда дело доходит до связи между потеплением в мире и погодой, одной из наиболее понятных и надежных связей является увеличение количества осадков. Проще говоря, чем теплее воздух, тем больше влаги он может удерживать и тем больше осадков он производит. Как правило, увеличение количества осадков следует уравнению Клаузиуса-Клапейрона, согласно которому на каждый градус Цельсия (1,8 градуса по Фаренгейту) увеличивается количество влаги в атмосфере.
Это увеличение влажности и осадков выпадает неравномерно; в тропических циклонах этот эффект усиливается. В статье 2018 года о связи между увеличением содержания тепла в океане и ураганами ведущий автор Кевин Тренберт из Национального центра атмосферных исследований объясняет, что «конвергенция влаги в шторм не только приводит к большему количеству осадков, но также, для некоторых штормов, к большему интенсивность и рост». Таким образом, мы можем видеть, что сочетание более теплого воздуха и воды приводит к увеличению количества осадков за пределами простой зависимости Клаузиуса-Клапейрона.
Хорошим примером этого является беспрецедентный 60-дюймовый дождь, выпавший в 2017 году на юго-востоке Техаса в результате урагана Харви. Исследователи пришли к выводу, что повторение таких интенсивных осадков ожидается только раз в 9000 лет. Большая часть дождя была вызвана чрезвычайно медленным движением Харви.Но многочисленные исследования атрибуции приходят к выводу, что значительное количество дождя можно отнести к потеплению, вызванному деятельностью человека, по разным оценкам от 15% до 20% и до 38%. Используя термин «библейский» для описания дождя Харви, Керри Эмануэль из Массачусетского технологического института вычисляет шестикратное увеличение вероятности события такого масштаба только с конца 20-го века.
Группа, изучающая экстремальные осадки во время урагана «Мария», пришла к аналогичному выводу: «Экстремальные осадки, такие как ураган «Мария», в последние годы стали гораздо более вероятными, а долгосрочные тенденции температуры атмосферы и поверхности моря связаны с повышением осадков в Пуэрто-Рико». В этом документе показано, что вероятность осадков силой Марии увеличилась почти в пять раз в наиболее сильно пострадавших районах.
Влияет ли изменение климата на скорость ураганов?
Некоторые ученые-климатологи предполагают, что более медленные рулевые потоки, вызванные более теплым климатом, могли способствовать вялым движениям Харви. На данный момент этот вопрос остается без ответа.
Но исследование, проведенное в 2018 году Джеймсом Коссином из NOAA, обнаружило глобальное снижение скорости движения тропических циклонов на 10% с 1949 года. Еще большее беспокойство — из-за воздействия на наводнения — вызывает повышенное замедление, обнаруженное над сушей: 21% в западной части северной части Тихого океана. и 16% в Северной Атлантике. Авторы другого исследования поддерживают эти опасения, обнаружив значительную положительную тенденцию за последние несколько десятилетий в прибрежных дождях из-за остановившихся тропических циклонов. Это исследование, однако, не позволяет сделать вывод о причине увеличения задержки.
Станут ли ураганы более частыми в будущем?
В обширной статье 2015 года ведущий автор Томас Кнутсон из NOAA GFDL и соавторы рассмотрели сценарий среднего потепления с использованием моделирования компьютерной модели. Наряду со многими другими исследованиями их прогнозы показывают общее будущее уменьшение общего числа тропических циклонов.
Обычно считается, что это уменьшение количества штормов является побочным продуктом усиления сдвига ветра — враждебных ветров окружающей среды — ожидаемого в тропиках. Но может быть и другая, более существенная причина ожидаемого уменьшения количества штормов.
По словам Эмануэля из Массачусетского технологического института, причиной, выявленной при моделировании, является увеличение дефицита насыщения атмосферы на уровне облаков. Проще говоря, дефицит насыщения просто означает, что атмосфере труднее достичь своей влагоемкости.
В то время как многие модели действительно предсказывают уменьшение числа циклонов, исследование Эмануэля 2013 года, использующее более высокий сценарий потепления, показало, что частота тропических циклонов увеличилась в большинстве мест. И это исследование не единственное. Более недавнее исследование Кирана Бхатиа из NOAA GFDL с использованием модели HiFLOR с высоким разрешением показывает глобальное увеличение частоты штормов на 9% и увеличение на 23% в Атлантическом бассейне к концу 21 века.
Отвечая на вопрос о противоречивых результатах исследований частоты циклонов, Эмануэль ответил по электронной почте: «Моя собственная точка зрения состоит в том, что на данный момент мы действительно не знаем, будет ли общая глобальная частота [тропических циклонов] увеличиваться, уменьшаться или останется неизменной. Это область активных исследований».
Но Эмануэль подчеркивает, что в метрике частоты преобладают слабые штормы, которые обычно не наносят большого ущерба, что делает частоту гораздо менее значимой, чем определение будущей интенсивности и количества осадков.
«В климатическом сообществе тропических циклонов существует твердый консенсус в отношении того, что частота явлений высокой категории будет увеличиваться, и что штормы будут усиливаться», — сказал Эмануэль.
Станут ли ураганы в будущем более сильными?
По данным NOAA, 85% всего ущерба от ураганов приходится на штормы категорий 3, 4 и 5. Это происходит отчасти из-за их сильных ветров. Невероятно, но ураган со скоростью ветра 150 миль в час имеет потенциал повреждения в 256 раз больше, чем ураган со скоростью ветра 75 миль в час.
В статье 2015 года, использующей моделирование будущих моделей, Кнутсон обнаружил «увеличение средней интенсивности циклонов, количества осадков, а также количества и дней возникновения очень интенсивных штормов категории 4 и 5». В частности, моделирование рассчитало увеличение количества штормов категорий 4 и 5 на 28% во всем мире, увеличение на 335% в северо-восточной части Тихого океана и увеличение на 42% в Северной Атлантике.
В исследовании Бхатии 2018 года прирост интенсивности вызывает еще большую тревогу. Моделирование HiFLOR прогнозирует, что количество крупных циклонов (категории 3, 4 и 5) увеличится на 20% в глобальном масштабе и на 29% в Атлантике к 2081-2100 гг. Но HiFLOR предполагает значительное увеличение крупных систем еще раньше.
Цифры действительно резко возрастают, если выделить только штормы категории 5, с глобальным скачком на 85% и скачком в Атлантическом бассейне на 136%. Об этих выводах Бхатиа говорит: «Эксперименты HiFLOR по изменению климата показывают, что тропические циклоны чаще достигают скорости ветра, которая значительно превышает порог категории 5, намекая на то, что шкалу Саффира-Симпсона, возможно, потребуется расширить, чтобы включить более высокие категории в ранние периоды. 21-го века."
Как изменится количество ураганных осадков в будущем?
Примечательны также прогнозы будущего увеличения количества осадков в тропических циклонах. Исследование Кнутсона показывает, что к концу 21 века глобальное количество осадков увеличится на 14%.
В исследовании урагана Харви, проведенном Эмануэлем в 2017 году, подсчитано, что ураганные дожди высотой 20 дюймов в Техасе будут развиваться от события, происходящего раз в 100 лет в конце 20-го века, до явления, которое будет происходить раз в 5,5 лет к 2100 году. подавляющее большинство ущерба от ураганов, таких как ураганы Харви и Флоренс, связано с дождями, эти данные вызывают обеспокоенность.
Будут ли ураганы в будущем усиливаться быстрее?
Быстрая интенсификация — один из наименее предсказуемых процессов тропических циклонов, а также один из самых опасных, потому что быстро усиливающиеся штормы, как правило, застают людей врасплох.Быстрая интенсификация — еще один аспект тропических циклонов, характеризующийся широким согласием исследователей.
Наряду с различными аспектами интенсивности исследование HiFLOR 2018 года «сигнализирует о том, что изменение климата может привести к быстрой интенсификации ТЦ [тропических циклонов] над большей частью мирового океана и резко увеличить темпы интенсификации ТЦ».
В статье Керри Эмануэля 2017 года говорится, что «частота штормов, которые быстро усиливаются непосредственно перед выходом на сушу, существенно увеличивается в результате глобального потепления». Чтобы проиллюстрировать, насколько велики изменения, Эмануэль дает их количественную оценку: «Эти результаты показывают, что шторм, который усиливается со скоростью 70 миль в час за 24 часа непосредственно перед выходом на сушу, происходящий в среднем один раз в столетие в климате конца двадцатого века, может происходить каждую неделю. 5-10 лет к концу этого века».
Есть ли опасность для людей или имущества?
Учитывая ожидаемый рост интенсивных циклонов, общество сталкивается с растущими угрозами. В сочетании с более сильными штормами, повышением уровня моря, увеличением населения прибрежных районов и незащищенностью инфраструктуры ущерб и разрушения будут продолжать расти.
С 1970 года население мира, подвергающееся опасности тропических циклонов, увеличилось в три раза, и ожидается, что эта цифра будет продолжать расти в течение следующих нескольких десятилетий. Ущерб от тропических циклонов с поправкой на инфляцию растет примерно на 6% в год с 1970 года.
Подавляющее большинство смертей вызвано самыми смертоносными штормовыми системами, и фактически более половины смертей, связанных с тропическими циклонами в США с 1900 года, были вызваны всего тремя штормами. Хотя эти показатели смертности снижаются благодаря более качественным предупреждениям и подготовке, легко увидеть, что будущее с более сильными штормами вызовет более серьезные социальные последствия.
Штормовой нагон является одним из самых смертоносных аспектов обрушения тропических систем на сушу, на его долю приходится почти 50% смертей с 1963 года.По оценкам экспертов, к концу века глобальный уровень моря поднимется на пару-тройку футов. Само по себе, даже без более сильных циклонов, повышение уровня моря вызовет экспоненциальный ущерб и воздействие.
В пророческой статье, опубликованной незадолго до урагана «Сэнди», четыре исследователя предупредили, что повышение уровня моря и изменения в климатологии штормов увеличат риск катастрофических наводнений в Нью-Йорке. В частности, они подсчитали, что нынешнее наводнение с периодичностью 1 раз в 100 лет будет происходить раз в три-двадцать лет, а наводнение раз в 500 лет — раз в 25–240 лет к 2100 году.
Более теплый климат также внесет некоторые изменения в места штормов. Например, авторы статьи 2014 года обнаружили, что тропические системы все чаще достигают максимальной интенсивности дальше на север или юг от экватора, поскольку более теплые воды расширяются к Северному и Южному полюсам. В Атлантическом бассейне эта перспектива подвергает районы северо-восточного побережья США и морской Канады большей опасности более сильного урагана.
В этой недавней статье также прогнозируется повышенная угроза обрушения тропических циклонов на Тайвань, Филиппины, Гавайи и юго-восток США.
Используя проекции климатической модели 21-го века, более недавнее исследование, проведенное Мингфангом Тином из Колумбийского университета, приходит к выводу, что антропогенное потепление может привести к ослаблению разрушительного вертикального сдвига ветра во время активных циклов атлантических ураганов. Напомним, что «сдвиг ветра» относится к враждебным ветрам окружающей среды, которые действуют как барьер для штормов, помогая ослабить, а иногда и отвести штормы от суши. Если это исследование окажется успешным, сдвиг ветра будет менее способен ослабить будущие штормы вдоль восточного побережья США в периоды повышенной ураганной активности.
Это ослабление сдвига ветра, вероятно, приведет к более быстрому усилению штормов по мере их приближения к берегу. На густонаселенном побережье с сильно застроенной средой такое сочетание будет опасным и разрушительным.
Оценивая риск как ветра, так и штормового нагона, автор статьи 2017 года заключает: «В совокупности изменение климата и развитие прибрежных районов приведут к тому, что ущерб от ураганов будет увеличиваться быстрее, чем ожидается рост экономики США. Кроме того, мы обнаружили, что число людей, которым грозит значительный ожидаемый ущерб, в среднем увеличится более чем в восемь раз в течение следующих 60 лет».
Из исследования, представленного выше, становится ясно, что угрозы со стороны тропических систем и, в частности, со стороны наиболее интенсивных циклонов возрастают. Эта тенденция сохранится в обозримом будущем. Хотя некоторые из этих ожидаемых воздействий уже заложены в наш более теплый климат, самые серьезные эскалации еще можно предотвратить. Единственное средство — это быстрая декарбонизация нашей экономики и общество, которое лучше подготовлено к угрозам, которые нам угрожают.
Джефф Берарделли — метеоролог и корреспондент CBS News в Нью-Йорке.
