Ураганы будущего: быстрые, как Айк, или медленные, как Харви?

Согласно новому исследованию, изменение климата усилит ветры, которые будут направлять ураганы на север над Техасом в последние 25 лет этого века, увеличивая шансы на появление быстро распространяющихся штормов, таких как Айк 2008 года, по сравнению с тихоходными, такими как Харви в 2017 году.

В исследовании, опубликованном в Интернете 3 июля в Nature Communications , изучались региональные модели атмосферного ветра, которые, вероятно, будут существовать над Техасом в 2075-2100 годах, поскольку климат Земли изменится из-за увеличения выбросов парниковых газов.

Исследование началось в Хьюстоне, когда Харви за пять дней залил город дождем от 30 до 40 дюймов. Исследователи из Университета Райса, преодолевшие шторм, начали сотрудничать с коллегами из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и Гарвардского университета, чтобы выяснить, повысит ли изменение климата вероятность появления медленно движущихся дождевых источников, таких как Харви, в конце века.

«Мы обнаружили, что вероятность наличия сильных северных рулевых ветров будет увеличиваться с изменением климата, а это означает, что ураганы над Техасом с большей вероятностью будут двигаться, как Айк, чем Харви», - сказал ведущий автор исследования Педрам Хассанзаде из Райса.

Харви нанес ущерб примерно в 125 миллиардов долларов, что сопоставимо с Катриной 2005 года, которая стала самым дорогостоящим ураганом в истории США. Айк был отмечен прибрежным наводнением и сильными ветрами, которые нанесли ущерб в размере 38 миллиардов долларов в нескольких штатах. В то время это был второй по размеру ураган в США; он пересек Техас менее чем за день и на следующий день вызвал рекордные отключения электроэнергии от Арканзаса до Огайо.

Хассанзаде, специалист по гидродинамике и атмосферному моделированию, сказал, что полученные данные не предполагают, что медленно движущихся штормов, подобных Харви, не будет; скорее, штормы будут более быстрыми. Исследование показало, что вероятность того, что ураган в Техасе будет стремительным, увеличится примерно на 50 процентов в последней четверти 21 века по сравнению с последней четвертью 20 века.

«Эти результаты очень интересны, учитывая, что предыдущее исследование, которое рассматривало Атлантический бассейн в целом, отметило тенденцию к более медленным штормам за последние 30 лет», - сказала соавтор исследования Сюзана Камарго из Lamont-Doherty. «Напротив, наше исследование было сосредоточено на изменениях в конце 21 века и показывает, что нам нужно учитывать гораздо меньшие региональные масштабы, поскольку их тенденции могут отличаться от средних по гораздо более крупным регионам».

Хасанзаде сказал, что исследователи использовали более десятка различных компьютерных моделей для создания нескольких сотен симуляций. Они обнаружили, что «все они согласились с усилением северного рулевого ветра над Техасом». Рулевые ветры - это сильные течения в нижних 10 километрах атмосферы, переносящие ураганы.

«При изучении климатической системы нечасто бывает, чтобы вы получали такой надежный региональный сигнал в виде ветров, - сказал он.

Харви был первым ураганом, который испытал Хасанзаде. В прошлом году он переехал в Хьюстон и был ошеломлен медленным разрушением, которое разыгралось, когда ручьи, ручьи и реки в городе и вокруг него выходили на свои берега.

Соавтор Лоуренс Йунг, атмосферный химик, Хассанзаде и два других профессора Райса выиграли один из первых грантов от Houston Engagement and Recovery Effort (HERE), исследовательского фонда, созданного Райс в ответ на Харви. Грант позволил соавтору Райс Эбрахиму Набизаде, аспиранту в области машиностроения, проработать несколько месяцев, проанализировав первое из сотен компьютерных симуляций, основанных на крупномасштабных климатических моделях.

В тот день, когда Харви вышел на берег, Хасанзаде также обратился к Чиа-Ин Ли из Колумбийского университета, эксперту по тропическим штормам и климатическому даунскейлингу , процедурам, использующим известную информацию в больших масштабах для составления прогнозов в локальном масштабе. Ли и Камарго использовали информацию, полученную в результате крупномасштабного моделирования, для создания региональной модели, моделирующей следы штормов над Техасом в условиях потепления.

«Одной из проблем изучения воздействия изменения климата на ураганы на региональном уровне является отсутствие данных», - сказал Ли. «В Колумбии мы разработали модель уменьшения масштаба, которая использует основанную на физике статистику, чтобы связать крупномасштабные атмосферные условия с образованием, движением и интенсивностью ураганов. Физическая основа модели позволила нам учесть влияние изменения климата, а ее статистические характеристики позволили нам смоделировать достаточное количество ураганов в Техасе ».

Хасанзаде также обратился к специалисту по динамике тропического климата Дин Ма из Гарварда, чтобы получить другую точку зрения. «Мы смогли показать, что изменения в двух важных процессах объединили силы и привели к сильному сигналу от моделей», - сказал Ма.

Одним из процессов был атлантический субтропический максимум, или Бермудский максимум , полупостоянная область высокого давления, которая образуется над Атлантическим океаном в течение лета. Другой был североамериканский муссон , резкое увеличение количества осадков и гроз над юго-западом США и северо-западом Мексики, которое обычно происходит в период с июля по сентябрь. Хасанзаде сказал, что недавние исследования показали, что каждый из них, по прогнозам, изменится по мере потепления климата.

Субтропический максимум - это круговорот по часовой стрелке на восток, который, по прогнозам, усилится и сместится на запад, что приведет к усилению северных ветров над Техасом. Североамериканский муссон на западе вызывает циркуляцию по часовой стрелке высоко в тропосфере. По его словам, ожидается, что эта циркуляция ослабнет, что приведет к усилению сильных северных ветров над Техасом.

Хасанзаде сказал, что усиление северных ветров как с востока, так и с запада «дает вам сильный усиливающий эффект по всей тропосфере, примерно до 10 километров, над Техасом. Это имеет важные последствия для движения будущих ураганов в Техасе ».

По его словам, модели показали, что эффект распространился на западную Луизиану, но картина стала мутной, когда исследователи посмотрели дальше на восток.

«У вас нет такого надежного сигнала, как над Техасом», - сказал Хасанзаде. «Если вы посмотрите, например, на Флориду, то увидите множество вариаций в моделях. Это показывает, насколько важно проводить исследования, посвященные воздействию климата в конкретных регионах ».

Исследование было поддержано Национальным научным фондом, НАСА, Национальными академиями наук, инженерии и медицины, Колумбийским центром по климату и жизни стипендиатов, Национальным управлением океанических и атмосферных исследований и Управлением энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк.