Region Morza Śródziemnego, pomimo tego, że jest obszarem na Ziemi narażonym w przyszłości na większe osuszanie, jest jednak dość często także nawiedzany przez ekstremalnie silne opady deszczu, które są przyczyną wielu katastrofalnych zjawisk w postaci powodzi czy w górach osuwisk błotnych.
Poniżej opisana zespołowa praca naukowa ma charakter wybitnie regionalny. Głównym jej autorem jest Nikolaos Mastrantonas z Technicznego Uniwersytetu we Freiburgu, w Niemczech oraz z Europejskiego Centrum Średnich Prognoz Pogody (ECMWF – European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) w Reading w Wielkiej Brytanii 1.
Jednym z zasadniczych wskaźników pomiarów opadów, przedstawionych w tejże pracy, jest tzw. parametr ekstremalnych zdarzeń opadów atmosferycznych (EPE – extreme precipitation events), poddany analizie pomiarowej nad Morzem Śródziemnym w latach 1979–2019 przy użyciu najnowszego zestawu danych ERA5, projektu reanalizy organizacji Europejskiego Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody (ECMWF – European Centre for Medium-Range Weather Forecasts).
EPE określa się na podstawie 99 percentyla opadów podczas ich dziennej dystrybucji (P99 – percentile of their daily distribution). Oceniane są różne cechy EPE na podstawie sezonowości i zależności czasoprzestrzennych.
Do badań częstotlwości EPE, powiązanych z wielkoskalowymi wzorcami przepływu atmosferycznego, została użyta min. empiryczna funkcja ortogonalna.
Naukowcy w obliczeniach swoich zauważyli, że ponad 70% EPE, w częściach południowo-wschodniej części Morza Śródziemnego, ma miejsce zimą, podczas gdy ponad 60% zdarzeń w zachodniej części Morza Śródziemnego, we Włoszech i na zachodnich Bałkanach, ma miejsce jesienią.
—
Rys.1. Sezon najwyższego (a) i drugiego co do wielkości (b) występowania P99 EPE na komórkę siatki: a) Zima – 32,68 % b) wiosna – 22,84 % c) lato – 7,73 % d) jesień – 36,75 % (Nikolaos Mastrantonas i inni, 2018).
—
Orografia lokalna (zróżnicowane ukształtowanie lokalnego terenu) jest kluczowym modulatorem połączeń czasoprzestrzennych i znacznie zwiększa prawdopodobieństwo współwystępowania EPE nawet w odległych lokalizacjach.
Naukowcy w pracy napisali:
Można to również wytłumaczyć orografią, gdzie pasma górskie na południowych Bałkanach minimalizują bezpośrednie interakcje między Morzem Śródziemnym a północnymi Bałkanami/południowo-wschodnią Europą. Wiosna i lato są ważnymi porami roku dla górskich lokalizacji (np. Alpy, Pireneje).
Wielu naukowców wcześniej zaobserwowało, co potwierdził zespół naukowy Nikolaosa Mastranontasa, że obok orografii w rejonach górzystych ma duże znaczenie kształtowanie się systemu niskiego ciśnienia, dzięki czemu formuje się konwekcja atmosferyczna przynosząca wysokie opady atmosferyczne.
Ogólnie wskaźnik wydarzeń ekstremalnych opadów (EPE) jest mocno zależny od stopnia wilgotności (np. przepływ pary wodnej, wilgotność właściwa i równoważna potencjalna temperatura) w regionie śródziemnomorskim.
Np. w Górach Atlas, Alpach, czy na wybrzeżach Bałkanów Zachodnich orografia ma silny wpływ na intensywność opadów.
Duże znaczenie ma tutaj szerokość geograficzna w lokalizacjach opadających mas powietrza komórki Hadleya w strefie północnej Afryki o znacznie mniejszych progach niż lokalizacje na północnych szerokościach geograficznych.
Ekstremalne opady mają katastrofalne skutki dla społeczeństw i gospodarek. Lokalizacje wokół Morza Śródziemnego są często dotknięte takimi zdarzeniami, prowadząc do osunięć ziemi i powodzi.
Nikolaos Mastrantonas, doktorant w ramach finansowanego przez UE projektu badawczego CAFE dla serwisu Science Daily powiedział 2:
Niezwykle trudne jest jednak prognozowanie z wielodniowym wyprzedzeniem, kiedy i gdzie dokładnie wystąpią ulewne deszcze. Dlatego naukowcy starają się opracować nowe narzędzia do lepszego przewidywania ekstremalnych zjawisk pogodowych, pozwalające na wczesne ostrzeżenia i odpowiednie strategie łagodzenia.
Geoekolog, profesor Jörg Matschullat z TU Bergakademie we Freibergu, w tym samym serwisie dodał:
Możemy teraz wykorzystać te dane do opracowania modelu, który pomoże lepiej przewidywać ekstremalne opady deszczu na Morzu Śródziemnym.
Jeśli chodzi o klimat, Morze Śródziemne jest szczególnie interesującym regionem, ponieważ jest otoczone dużymi kontynentami i pasmami górskimi. Regionalny klimat tego obszaru jest również zależny od wzorców wielkoskalowych nad Oceanem Atlantyckim, Bałkanami i Morzem Czarnym.
—
Rys.2. a) orografia: hybrydowe odcienie hipsometryczne; górny wykres orograficzny wykorzystuje wiele skal kolorów do rozróżnienia między wysokością a różnicami klimatycznymi (obszary wilgotne i suche). b) próg EPE dla badanego obszaru śródziemnomorskiego; wykres pudełkowy na wykresie dolnym przedstawia rozkład P99 wszystkich komórek siatki, wskazując wartość mediany i rozciąganie się od dolnego do górnego kwartyla. Pozostałe wartości poza tym zakresem są przedstawiane jako wartości odstające (Nikolaos Mastrantonas i inni, 2018).
—
Naukowcy zauważyli też, podając przykład systemu niskiego ciśnienia nad Zatoką Biskajską, że kształtowanie się jego zwiększa ponad sześciokrotnie prawdopodobieństwo ekstremalnych opadów w regionach górskich i przybrzeżnych w Hiszpanii, Maroku, Włoszech, a nawet na Bałkanach Zachodnich.
Zespół odkrył również, że góry tworzą silne powiązanie między odległymi obszarami. Na przykład w środkowo-zachodnich Włoszech trzy na każde dziesięć ekstremów występują jednocześnie z ekstremami w Czarnogórze i Chorwacji, chociaż między tymi dwoma obszarami odległość wynosi prawie 500 kilometrów.
Mastranontas dostrzegł interesujący fakt:
To efekt Apeninów, które blokują znaczną część przepływu powietrza i często wymuszają wytrącanie się wilgoci w zachodniej części Włoch, a tego samego dnia nad Chorwacją.
Dzięki tym obserwacjom w regionie śródziemnomorskim, naukowcy stwierdzili, że obecne modele prognozowania pogody mogą już dostarczać wiarygodnych informacji o wielkoskalowej zmienności pogody z trzytygodniowym wyprzedzeniem.
Z kolei profesor Jörg Matschullat tak podsumował wyniki badań dla Science Daily:
W następnym kroku tej pracy określimy, na ile wiarygodne są najnowocześniejsze modele prognozowania pogody w przewidywaniu zidentyfikowanych dziewięciu wzorców. Naszym zamiarem jest włączenie takich informacji do nowych produktów prognostycznych informujących o ekstremalnych warunkach pogodowych na Region Morza Śródziemnego w skali pozasezonowej.
—
Referencje:
- Mastrantonas N. et al., 2020 ; Extreme precipitation events in the Mediterranean: Spatiotemporal characteristics and connection to large-scale atmospheric flow patterns ; International Journal of Climatology ; https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/joc.6985
- University of Freiberg / TU Bergakademie Freiberg, 2021 ; New study on the forecasting of extreme rainfall events in Mediterranean countries ; Science Daily ; https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210222082610.htm