Климатичните промени влияят на ураганите, тропическите циклони увеличават своя интензитет

Климатичните промени влияят на ураганите, тропическите циклони увеличават своя интензитет споделя в своя анализ за climateka.bg Николай Петков, завършил магистратура специалност „Метеорология“ във Физическия факултет на СУ „Св. Климент Охридски“. Работи в екологично сдружение „За Земята“ като координатор и експерт, като в момента е координатор по проекта „Променяме се с климата“.

Измененията на климата засягат трите основни фактора за формиране на тропическите циклони – енергията в океанските води, влагата и ветровете. Средният брой на тропическите циклони през последните десетилетия не се е увеличил, но е нараснал техният интензитет, като се наблюдава увеличение на дела на циклони от трета и по-голяма категория, като последното се очаква да продължи и за в бъдеще. Над територията на Европа понякога се наблюдават 2 вида явления, свързани с тропически циклони – пост-тропически циклони и медикани. Счита се, че има риск за увеличение на техния интензитет до края на века, въпреки че такива оценки понастоящем се считат за много несигурни и са необходими повече изследвания по тези въпроси.

Екстремните метеорологични явления са най-опасните проявления на времето. Те представляват явления, които са сравнително редки за даден район и време от годината. Счита се, че предизвиканите от хората изменения на климата вече оказват въздействие върху множество метеорологични и климатични екстремуми във всеки един район на планетата. 

Според Световната метеорологична организация (СМО), през последните 50 години природните бедствия, свързани с времето, климата и водите, всеки ден взимат приблизително 115 жертви и нанасят 202 милиона щатски долара щети. Според СМО, броят на регистрираните такива бедствия се е увеличил 5 пъти за този период, което се дължи на климатичните промени и на подобрените наблюдения. За щастие, благодарение на системите за ранно предупреждение и по-добро управление, броят на смъртните случаи е намалял 3 пъти.

Сред най-опасните от природните бедствия са тропическите циклони.

Това са системи на ниско атмосферно налягане, характеризиращи се с бури и поддържана максимална скорост на вятъра от над 120 км/ч. Те се формират над топлите океански води в тропичните и субтропичните ширини при температура на водата над 26°C. Тяхна отличителна черта е образуването на добре изразено “око” – ядро, в което липсват ветрове и облаци. В Северния Атлантически океан и Североизточния Тихи океан тропическите циклони биват наричани още урагани, а в Северозападния Тихи океан – тайфуни (Фиг. 1). Когато скоростта им е под 120 км/ч, говорим за тропическа буря, а под 62 км/ч – за тропическа депресия.

Фигура 1. Основни области в света на преминаване на тропически циклони с обозначен времеви период на най-голяма честота (т.нар. сезон на циклоните). 

Интензитетът на тропическите циклони се описва със скалата на Сафир-Симпсън. При категория 1, скоростта на ветровете в един циклон достигат между 120 и 153 км/ч, а при категория 5, тя надминава 252 км/ч. През последните години възникна дискусия за нуждата от шеста степен на скалата поради наблюдавани някои особено мощни бури, които не се вписват напълно в категория 5. Такъв например е ураганът „Патриша“, който се образува през октомври 2015 г. в близост до тихоокеанските брегове на Мексико. По време на пика си ветровете му достигат до 345 км/ч, което го прави тропическия циклон с най-голямата регистрирана скорост в историята.

Тропически циклони се наблюдават най-често в районите на Северния Атлантически океан, Източния и Западния Тихи океан, Северния и Югозападния Индийски океан и в района на Австралия. Имената на циклоните се определят от Световната метеорологична организация, като списъците с имена се използват повторно на всеки 6 години.

През последния половин век близо 2000 случаи на бедствия са причинени от тропически циклони, които общо са взели близо 800 000 жертви и са нанесли щети на стойност 1,4 трилиона долара.

Увеличава ли се броят на тропическите циклони?

Отговорът на този въпрос е труден поради факта, че историческите данни за тропическите циклони отпреди началото на ерата на спътниците от края на 1970-те години на ХХ век са непълни и неточни. А естествените вариации, които се проявяват например чрез циркулациите на Мадън-Джулиян, Ел Ниньо и др., имат съществено влияние и правят определянето на ролята на климатичните изменения и човешкия фактор върху циклоните сравнително трудна задача.

По данни от научни изследвания, чиито резултати са обобщени в последните доклади на IPCC, 

средният брой на тропическите циклони през последните десетилетия не се е увеличил, но е нараснал техният интензитет,
 като се наблюдава увеличение на дела на тропическите циклони от трета и по-висока категория. Това означава, че една такава система е с по-силни ветрове и с по-голямо количество валеж, което води до по-голяма опасност за хората, живеещи в уязвими райони. А в района на Северозападния Тихи океан циклоните достигат своя пиков интензитет все по-на север.

Друг тревожен факт е, че нараства броят на тропическите циклони, които за по-малко от 24 часа увеличават максималната поддържана скорост на вятъра с повече от 55 км/ч – т. нар. рязка интензификация. Такъв е и гореспоменатият ураган „Патриша“.

Същевременно в глобален мащаб е регистрирано забавяне на скоростта на придвижване на циклоните или тяхната транслационна скорост (различна от скоростта на ветровете им), за периода 1949 – 2016 г., според проведено проучване. За района на САЩ, където данните за траекториите на ураганите се оценяват като благонадеждни, за периода 1900 – 2017 г. тяхната средна транслационна скорост е намаляла със 17%. 

С продължаващото затопляне на земната атмосфера, изброените промени се очаква да продължат. Делът на тропическите циклони от категория 4 и 5 и на пиковите стойности на скоростта на ветровете на най-интензивните циклони ще нарасне в глобален мащаб. В същото време се очакват по-интензивни екстремни валежи, причинени от тропически и нетропически циклони.

Какви са механизмите, по които се образуват тропическите циклони и как климатичните промени им влияят?
Най-важното условие за образуването на тропически циклон е наличието на достатъчно енергия в повърхностните води – топлинното съдържание на океана (на англ. ocean heat content) подхранва една тропическа буря. Вторият най-важен фактор е високата влажност на въздуха, която се постига вследствие на изпарение при температура на водата над 26 °C. По време на този процес влажният въздух се издига, охлажда се, при което се образува купесто-дъждовна облачност. Също така е нужно ветровете около самия бъдещ тропически циклон да са сравнително слаби – да насочват циклона, но по такъв начин, за да не го „разрушат“. При издигането на въздуха, поради въртенето на Земята (което поражда ефекта на Кориолис), въздухът се завърта и формиралите се бури биват обединени в една система – по този начин се образува една по-голяма буря, която се върти все по-бързо до образуването на характерната за циклона спираловидна форма. Тропически циклони не могат да се образуват в райони, намиращи се на по-малко от 500 км от екватора.

Една тропическа депресия расте при непрекъснат поток от енергия от топли води. Малък процент от тях нарастват до тропически бури и още по-малко до тропически циклони. При преместването си над води с по-ниска температура, или при преминаването си над сушата, циклонът губи енергия и отслабва.

Фигура 2. Схема на образуване на тропически циклон. 

Измененията на климата засягат и трите основни фактора за формиране на тропическите циклони – енергията в океаните, влагата и ветровете. 
Океаните са погълнали над 90% от енергията, която е влязла в Земята поради увеличения радиационен натиск вследствие на нарасналата концентрация на парникови газове от началото на Индустриалната революция. Само първите няколко метра на океанските води съдържат толкова енергия, колкото цялата атмосфера. 

Температурата на повърхността на океанските води се е повишила с около 0,6 °C, въпреки че това повишение не е равномерно разпределено за различните райони на света – то всъщност е по-значително за райони на умерените и полярните ширини, отколкото тропиците. Последното е причината да се наблюдават по-често тропически циклони с по-северна траектория.

Значителен фактор е и увеличената атмосферна влажност – изчислено е, че за всеки градус глобално затопляне съдържанието на влага във въздуха при насищане се увеличава със 7%.

Всички тези фактори способстват за увеличаването на силата на тропическите циклони и нарастване на количеството им валеж. Последното е особено опасно, тъй като увеличава риска от наводнения в уязвими райони, а той се подсилва допълнително от общото покачване на световното морско равнище и от по-рано споменатото забавяне на скоростта на придвижване на циклоните. Така над даден район тропически циклон, който е по-мощен, но бавно преминаващ, би предизвикал по-интензивни и по-продължителни валежи.

Засега остава неясно обаче как точно ветровете, които си взаимодействат с тропическите циклони, ще се променят в бъдеще и съответно как биха им повлияли. За сформирането на един тропически циклон е важно да няма съществена разлика между скоростта на ветровете на различни надморски височини. Особено важно е вятърът на голяма надморска височина да не бъде твърде силен, тъй като това може да разруши образуващия се тропически циклон. 

Пример за тропически циклон, който се счита, че е пряко засегнат от климатичните промени, е ураганът „Харви“ (Фиг. 4). Той се образува през август 2017 г. източно от Карибските острови като тропическа депресия и в началото на живота си бързо губи своята сила. След навлизането си над Мексиканския залив, през следващите дни системата претърпява рязка интензификация и се преобразува в ураган от 4-та категория (с отчетена пикова скорост на вятъра 212 км/ч) по време на навлизането си над Тексас на 26 август. 

Фигура 4. Траекторията на урагана „Харви“. 

Без затоплянето на глобалния климат количеството на валеж вероятно би бил с 15 до 38% по-малко

Характерно за този циклон е дългото му задържане около бреговете на Тексас – въпреки, че системата бързо отслабва, горният факт води до продължителни екстремни валежи и наводнения в района, вследствие на което загиват над 100 души, унищожени биват десетки хиляди домове и общо са нанесени щети на стойност над 125 млрд. долара, което заедно с урагана „Катрина“ прави „Харви“ най-скъпоструващия тропически циклон в историята. 

Общото количество на валежите в САЩ, причинени от урагана, възлиза на над 100 трилиона литра вода. В много райони количеството на валежа в рамките на няколко дни надвишава 1000 мм – близо 2 пъти повече от средногодишния валеж в България. Валежите в района на Хюстън, Тексас, се оценяват като събитие, което е вероятно да се случи веднъж на 1000 години. Според проведени различни научни анализи, измененията на климата значително са увеличили вероятността за такъв екстремен валеж, а без затоплянето на глобалния климат количеството на валеж вероятно би бил с 15 до 38% по-малко.

Фигура 5. Визуализация на количеството валеж от ураганите „Харви“ и „Катрина“. 1 галон е равен на 3,78 литра. Източник.
Подобни изследвания са извършени и за други тропически циклони. Резултатите от тях показват, че валежите от ураганите Катрина, Ирма, Мария, Дориан и Флорънс са били по-интензивни поради измененията на климата съответно с 4%, 6%, 9%, 7,5% и 5%. Сходни са изводите от анализ на тайфуна Морако в Северозападния Тихи океан – за него увеличението на валежа вследствие на климатичните промени се оценява на около 3%. 

Необичайни тропически циклони, наблюдавани в последните години в областта на Хавайските острови, Североизточния Тих океан и Арабско море, са станали по-вероятни. 

Крайбрежните наводнения, причинявани от тропически циклони, също са станали по-сериозни – такъв е случаят с урагана Санди.

Има ли повишен риск от урагани над Европа?
Над Европа урагани в строг смисъл на тропически циклон почти не се наблюдават. Над континента преминават т.нар. циклони на умерените ширини – те се формират над северните райони на Атлантическия океан по коренно различен начин от тропическите циклони – на границата между две въздушни маси и най-същественото за тях е наличието на топъл и студен атмосферен фронт. В някои случаи такива циклони представляват трансформирали се „бивши“ урагани, които биват наричани пост-тропически циклони.

Пример за такъв циклон е ураганът „Катя“, който се формира в края на август 2011 г. и чиято траектория е представена на Фиг. 6. Циклонът се образува западно от бреговете на Африка и се придвижва в посока запад-северозапад. Той достига пиковия си интензитет северозападно от Карибските острови, след което постепенно отслабва и с придвижването си на североизток в посока към Стария континент той придобива характеристиките на циклон от умерените ширини – губи своето око, отслабва и се „сдобива“ с топъл и студен фронт. 

Фигура 6. Траектория на урагана „Катя“ (август/септември 2011 г.). 

Пост-тропическите циклони са редки – средно около 2 от тях достигат до нашия континент на година, като в някои години това не се случва и техният брой е нула. В отделни случаи тези циклони запазват част от първоначалните си характеристики – и тогава те са сред най-ветровитите в Европа. Въпреки ниската си честота – около 1% от стотиците циклони, преминаващи всяка година над Европа, пост-тропическите циклони представляват 8% от дела на системите, в които се достига бурен вятър (над 25 м/с). Броят на пост-тропическите циклони над Европа зависи от общата бройка формирали се урагани над тропичните ширини в Северния Атлантически океан, т.е. от активността на ураганния сезон.

На този етап е неясно какъв ще бъде ефектът от глобалното затопляне върху броя и характеристиките на пост-тропическите циклони, достигащи Европа в бъдеще. Според проучване, тропическите циклони биха представлявали сериозна заплаха за Западна Европа до края на този век. Според проведена симулация на т.нар. глобален климатичен модел, при „умерено“ ниво на затопляне (с около 2 – 3°C) към края на века ще се наблюдават по-чести циклони с ураганни ветрове, като много по-голяма част, отколкото в настоящето, ще бъдат пост-тропически циклони. Причините за това са повишаването на температурата на морската вода над целия Атлантически океан, което ще доведе до разширяване на север и на изток на зоните на образуване и на траекториите на ураганите – те остават с ураганни характеристики за по-дълго време, и на по-северна ширина. А по-голямото количество влага, което тропическите циклони съдържат вследствие на глобалното затопляне, е предпоставка за повторно засилване на интензитета на циклона при приближаването към европейския континент.

Въпреки тези резултати, липсва единодушие между повечето проведени анализи на база симулации на климатични модели. На този етап, според повечето такива модели, се очаква намаление на общия брой на ураганите в Атлантическия океан, но делът на онези от тях, които ще достигат умерените ширините под формата на пост-тропически циклони ще нарасне. Но тези модели все още не могат напълно точно да симулират физическите процеси, които контролират тропическите циклони, поради което на този етап резултати от такъв тип проучвания са много несигурни.

Какво представляват т.нар. медикани- циклони с характеристики, подобни на тези на ураган

Любопитни за Средиземно море са т.нар. медикани (на англ. medicanes, комбинация от Mediterranean и hurricane) – циклони с характеристики, подобни на тези на ураган. Те си приличат по това, че притежават топло ядро и видимо око. Но за разлика от ураганите, медиканите са по-малки по размер, а скоростта на ветровете им рядко достига до тази на ураган (над 120 км/ч). Освен това, те са способни да се образуват над води със значително по-ниски с температури. Регистрирани са медикани, образували се над води с температура от 15°C, значително по-ниски от нужното за един тропически циклон (26°C).

Медиканите най-често се образуват над Западното и Централното Средиземноморие. Времето им на живот е от няколко часа до няколко дни. Не са често явление – не се наблюдават повече от 1 или 2 пъти в годината.

Какви са въздействията върху Балканския полуостров?

Влиянието на глобалните изменения на климата върху тропическите циклони за територията на Европа не е пренебрежимо, но е трудно за оценка. А ефектите на тези въздействия за района на Балканския полуостров са индиректни и следователно са още по-трудни за анализ. Явленията, които се наблюдават в Европа, пряко свързани с урагани, като пост-тропическите циклони и медиканите поначало са сравнително редки. Например само част от пост-тропическите циклони засягат района на България, и в голяма част от тези случаи – единствено с периферията си. Както стана ясно, тези циклони претърпяват трансформация по време на целия си път – практически това е напълно различно метеорологично явление от това, което седмици по-рано се е появило западно от Африка. 

Поради сравнителната си рядкост липсват оценки на въздействията на климатичните промени за урагано-подобните средиземноморски циклони или бивши атлантически урагани над районите на Балканския полуостров или България. Необходимо е да се проведат повече научни изследвания с фокус върху Балканския полуостров, в които да се направи анализ на влиянието на такъв вид явления за нашия регион.

През последните години е постигнато единодушие сред научните среди, че глобалните климатичните промени влияят съществено на екстремните метеорологични явления. Този факт увеличава съществено риска за голяма част от населението на Земята – необходими са мерки за ограничаване на глобалното затопляне до 1,5 °C, за избягване на значително обостряне на този риск и на мерки за адаптация – като например системи за ранно предупреждение, съобразено строителство, инфраструктура, канализация и други.