Jeszcze dwie, trzy dekady temu, gdy był mniejszy przyrost temperatury globalnej, w pasie szybciej płynącego polarnego prądu strumieniowego, na średnich szerokościach geograficznych, częściej kształtowały się duże niże przynoszące z sobą nie tylko obfite opady deszczu, ale i burze. Prognozy wskazywały względnie stabilne cyklony tropikalne, takie jak: huragany na tropikalnym Atlantyku i Pacyfiku, tajfuny na Pacyfiku i po prostu cyklony na Oceanie indyjskim. Jednak, od kilku dekad, obecnie dzięki szybkiemu nagrzewaniu się oceanów i wzrostowi głębokiej konwekcji równikowej, wspomniane zjawiska pogodowe przybrały mocno na sile i na wielkości.
W przyszłym, coraz cieplejszym świecie, o ile dalej w takiej ilości będziemy emitować gazy cieplarniane do atmosfery, modele przewidują, że intensywność ich jeszcze bardziej wzrośnie, ale, co do częstości, będzie ich prawie tyle samo, a może nawet mniej.
—
Fot. Huragan Katrina uformował się 23 sierpnia 2005 roku w okolicach Wysp Bahama (Wikipedia).
—
Rozkład przestrzenny cyklonów tropikalnych
Wcześniejsze badania cyklonów tropikalnych (TC – tropical cyclone), w większości, mówiły o tym, co już wspomnieliśmy, że ich liczba albo będzie taka sama, albo będzie się nawet zmniejszać wraz z dalszym wzrostem temperatury globalnej w atmosferze i w oceanach.
Hiroyouki Murakami, z Uniwersyteckiej Korporacji Badań Atmosferycznych oraz z Laboratorium Geofizycznej Dynamiki Płynów (GFDL – Geophysical Fluid Dynamic Laboratory), Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA – National Oceanic and Atmospheric Administration) w Princeton, w New Jersey, wraz ze swoim zespołem naukowym, przeanalizował rozkład przestrzenny cyklonów tropikalnych na Ziemi w latach 1980-2018 1.
Badacze dokonując symulacji komputerowych na modelach GFDL FLOR (w tym skorygowanej wersji FLOR-FA) i SPEAR, Murakami i jego współpracownicy dowiedli, że istnieje wyraźny przestrzenny wzorzec w trendach, a mianowicie, tendencje spadkowe ilości TC w południowym Oceanie Indyjskim, zachodnim Północnym Pacyfiku, Morzu Koralowym u północno-wschodniego wybrzeża Australii i dalekowschodnim tropikalnym Północnym Pacyfiku.
W serwisie Carbon Brief Murakami stwierdził następujący fakt 2:
Gazy cieplarniane ogrzewają górną warstwę atmosfery i ocean w tych regionach. To łączy się, aby stworzyć bardziej stabilną atmosferę, z mniejszą szansą, że konwekcja prądów powietrznych pomoże w tworzeniu i rozprzestrzenianiu się cyklonów tropikalnych.
Jednak również są zaznaczone tendencje wzrostowe TC, między innymi na Morzu Arabskim, środkowym Pacyfiku, w tym na Hawajach, oraz na Północnym Atlantyku. A więc, regionalne wzorce przestrzenne cyklonów tropikalnych zasadniczo są odmienne od globalnego.
Naukowcy także stwierdzili, że w skali globalnej liczba roczna cyklonów tropikalnych od 1980 roku, czyli od początku badań satelitarnych, oscyluje wokół liczby 86.
Omawiając rozkład przestrzenny cyklonów tropikalnych, Murakami w Carbon Brief powiedział:
Zidentyfikowaliśmy większość cyklonów tropikalnych na Północnym Atlantyku w ciągu ostatnich 40 lat, która jest spowodowana spadkiem antropogenicznych aerozoli w Północnym Atlantyku. Spadek zanieczyszczeń pyłowych spowodowany środkami kontrolnymi zwiększył ocieplenie oceanu, pozwalając na wchłonięcie większej ilości światła słonecznego przez ocean. To lokalne ocieplenie doprowadziło do wzrostu aktywności cyklonów tropikalnych.
—
Rys. Obserwowany trend liczby cyklonów tropikalnych rocznie w latach 1980-2018. Czerwony do żółtego wskazuje na wzrost liczby cyklonów rocznie, a fioletowy na zielony oznacza spadek. Źródło: (Hiroyouki Murakami i inni, 2020)
—
Wpływ naturalnych zmienności jest mniejszy od wymuszeń antropogenicznych
Zespół naukowy Murakamiego również zaobserwował, że naturalne zmienności miały niewielki wkład w rozkład przestrzenny TC. W tym przypadku raczej główną rolę odegrały, zarówno antropogeniczne wymuszenia w postaci gazów cieplarnianych i aerozoli, jak i naturalne wymuszenia w postaci erupcji wulkanicznych.
W każdym razie obecni naukowcy zgadzają się z wcześniejszymi wynikami badań, że wewnętrzne zmienności klimatyczne, takie jak wewnątrzdekadowa oscylacja pacyficzna (IPO – Interdecadal Pacific Oscillation) oraz atlantycka zmienność wielodekadowa (AMV – Atlantic Multidecadal Variability), określana również atlantycką oscylacją wielodekadową (AMO – Atlantic Multidecadal Oscillation), mogą mieć znaczący wpływ na aktywność cyklonów tropikalnych w skali globalnej.
W tym drugim przypadku jednak są duże wątpliwości. Michael E. Mann uważa, że AMO, którego był twórcą, jako naturalna zmienność klimatyczna nie istnieje, a zjawisko jakie występuje na Atlantyku ma ścisły związek z naszym wymuszeniem antropogenicznym. Swoje uwagi opublikował w pracy w 2021 roku. Na ten temat powiemy więcej później w rozdziale o oscylacjach oceanicznych.
Naukowy zespół Murakamiego zaobserwował w swojej pracy, że w latach 1980-1997 była pozytywna faza IPO i negatywna faza AMV, które zmieniają znaki od 1997 roku do dziś. Ich zdaniem, zmiany te w fazie dekadowej w IPO i AMV około 1997 r. mogły być kolejnym potencjalnym czynnikiem odpowiedzialnym za obserwowany, w latach 1980-2018, przestrzenny wzorzec trendów częstości występowania cyklonów tropikalnych (TCF – tropical cyclone frequency of occurence).
—
Wahania częstotliwości huraganów tropikalnych
W dzisiejszych czasach antropogenicznych emisji, szczególny wpływ na wahania częstotliwości cyklonów tropikalnych (TC) ma obecność wielodekadowych zmian wynikających z występowania kombinacji wewnętrznej zmienności w systemie pogodowym i klimatycznym oraz reakcji na wymuszanie klimatu naturalnego i antropogenicznego.
W dokonanej analizie oceny przeszłych zmian częstotliwości głównych huraganów atlantyckich w latach 1851-2019, główny autor pracy Gabriel A. Vecchi z Wydziału Nauk o Ziemi na Uniwersytecie w Princeton, wraz ze swoimi współpracownikami, doszedł do wniosku, że za zmniejszeniem częstotliwości tych naturalnych żywiołów na północnym Atlantyku w okresie 1950-80, odpowiadały, zakwestionowana w 2021 roku przez profesora Michaela Manna, wielodekadowa oscylacja atlantycka (AMO – Atlantic Multidecadal Oscillation) oraz aerozole antropogenicznego pochodzenia, pochodzące z uprzemysłowienia krajów europejskich, amerykańskich oraz Rosji i Japonii, które skutecznie zamaskowały wkład gazów cieplarnianych w ocieplenie klimatu 1.
Autorzy w swojej pracy napisali:
W przeciwieństwie do częstotliwości uderzeń huraganów atlantyckich w USA, w bazie danych HURDAT2 odnotowano wyraźny wzrost częstotliwości ich uderzeń (w tym huraganów głównych) w całym basenie w latach 1851–2019, przy czym w ostatnich dekadach odnotowano około trzykrotnie więcej uderzeń głównych huraganów w wybrzeża USA w porównaniu z połową XIX wieku.
—
Fot.1. Fale rozbijają się wzdłuż brzegu w okolicy North Bay Village w Miami podczas huraganu Wilma, 24 października 2005 r. Źródło: AP
—
Zapis huraganów z burzami
Na podstawie 2 wersji bazy danych dotyczących huraganów północnoatlantyckich (HURDAT2), zawierających zapisy aktywności huraganów na północnym Atlantyku, w prawie 170-letnim zapisie aktywności huraganów, od 1851 do 2019 roku, naukowcy zastosowali zapis uderzeń huraganów w USA obejmujących burze, w przypadku których siła samego huraganu, czyli jego prędkość, wynosiła od 33 do 50 m/s .
Wiatry te uderzyły w kontynentalne USA z Atlantyku bądź Zatoki Meksykańskiej. Ale zapis obejmował burze, dla których centrum nie przeszło na ląd.
–
Wzrost ilości huraganów głównych
W sumie autorzy pracy zwrócili uwagę, że w ciągu 40 lat, ilość huraganów głównych na północnym Atlantyku, w kategoriach Saffira-Simpsona: 3, 4, i 5, wzrosła wraz z dalszym ocieplaniem się klimatu, w odpowiedzi na dalszy wzrost koncentracji dwutlenku węgla.
W metodologii badań, naukowcy użyli zapisu dłuższych okresów czasu w zestawie danych HURDAT2.
- wcześniejszy okres przedsatelitarny 1851-1971 zamiast okresu 1878-1971
- późniejszy okres satelitarny 1972-2019 zamiast okresu 1972-2008
Profesor Gabriel A. Vecchi w serwisie Carbon Breef powiedział 2:
Jednym z czynników ograniczających ocenę zmian cyklonów tropikalnych jest to, że zapisy satelitarne są stosunkowo krótkie, co utrudnia identyfikację długoterminowych trendów wśród naturalnych wahań z roku lub dekady na następny.
Przed erą satelitów występowanie i intensywność huraganów były w dużej mierze rejestrowane w oparciu o bezpośrednie obserwacje huraganów przychodzących na ląd lub przechodzących w pobliżu lądu, czy też poprzez obserwacje ze statków na morzu napotykających huragany.
W sumie autorzy oszacowali liczbę burz, które mogłyby wystąpić i nie zostały wykryte w każdym roku wcześniejszej ery przedsatelitarnej. Następnie autorzy dostosowali istniejący zapis, aby odzwierciedlić te nieodkryte huragany.
—
Referencje:
- Murakami H. et al., 2020 ; Detected climatic change in global distribution of tropical cyclones ; Proceedings of the National of Sciences ; https://www.pnas.org/content/117/20/10706
- Dunne D., 2020 ; Global warming has ‘changed’ spread of tropical cyclones around the world ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/global-warming-has-changed-spread-of-tropical-cyclones-around-the-world
- Vecchi G. A. et al., 2021 ; Changes in Atlantic major hurricane frequency since the late-19th century ; Nature Communications ; https://www.nature.com/articles/s41467-021-24268-5
- McSweeney R., 2021 ; Recent increase in major Atlantic hurricanes may be ‘rebound’ after 1960-1980s lull ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/recent-increase-in-major-atlantic-hurricanes-may-be-rebound-after-1960-1980s-lull