В течение трех сезонов ураганов подряд ураганы с рекордным количеством осадков вызывали катастрофические наводнения на юге США: Харви в 2017 году, Флоренция в 2018 году и Имельда в 2019 году.
Новый анализ, проведенный исследователями из Принстона, объясняет, почему эта тенденция, вероятно, продолжится с глобальным потеплением. Исследователи сообщили в исследовании, опубликованном 18 октября в журнале Nature Partner Journal Climate and Atmospheric Science, что как более высокое содержание влаги в более теплом воздухе, так и растущая скорость ветра во время штормов приводят к более влажным штормам.
«Потенциальные изменения в частоте возникновения и интенсивности осадков из-за тропических циклонов являются серьезной проблемой для опасностей наводнений в Соединенных Штатах, особенно для городских районов вдоль побережья Персидского залива и Атлантического океана», - сказал соавтор Джеймс Смит, Принстонский университет. Уильям и Эдна Макалер, профессор инженерии и прикладных наук. «Это исследование представляет собой важный шаг в понимании части проблемы, связанной с интенсивностью осадков; картина представляет собой картину, в которой изменения в экстремальных количествах осадков должны быть тщательно изучены при оценке опасности наводнений».
Результаты помогают решить загадку, возникшую в результате недавних исследований по моделированию климата. Модели прогнозируют, что к концу века количество ураганных осадков будет увеличиваться в два раза быстрее, чем можно было бы ожидать, из-за увеличения влажности только из-за повышения температуры поверхности моря. Принстонская команда хотела понять, какие другие силы могут способствовать более влажным штормам.
«Предсказанный рост, превышающий простую теорию, вызвал у нас небольшой дискомфорт, потому что мы доверяем нашим прогнозам только в той мере, в какой мы можем их понять, и в той степени, в какой они проявляются в наблюдениях», - сказал соавтор. - автор Габриэль Векки, профессор наук о Земле и Принстонского института окружающей среды.
Исследователи подозревали, что определенную роль может сыграть ветер. Климатические модели также предсказывают, что тропические штормовые ветры будут усиливаться по мере повышения температуры, а наблюдения показали, что штормы с более сильными ветрами, как правило, вызывают более высокие уровни осадков. Векки и его коллеги пришли к выводу, что прогнозируемое увеличение количества осадков может объясняться сочетанием более высокой температуры поверхности моря и более сильных штормов.
Чтобы проверить эту гипотезу, ведущий автор исследования Маофэн Лю, научный сотрудник с докторской степенью в области гражданского и экологического строительства, разработал подход, позволяющий изолировать эффект увеличения скорости ветра. к их силе ветра.
Для каждого из шести океанских бассейнов, где формируются тропические циклоны, Лю сгруппировал штормы в соответствии с их максимальной устойчивой скоростью ветра: тропические штормы со скоростью ветра от 39 до 73 миль в час; и ураганы в категориях Саффира-Симпсона с 1 по 5, с категориями 4 и 5, сгруппированными вместе из-за меньшего количества штормов на этом уровне интенсивности.
Лю использовал этот метод повторной выборки для анализа более 4000 смоделированных штормов в текущих и будущих климатических условиях. Подход показал, что в каждой категории интенсивности шторма увеличение количества осадков при повышении температуры хорошо согласуется с увеличением потепления на градус Цельсия, ожидаемым в соответствии с классической термодинамикой (около 7%). Только когда ураганы любой интенсивности были сгруппированы вместе, интенсивность осадков, по-видимому, превышала то, что можно было бы ожидать только в результате повышения температуры.
"Мы обнаружили, что способность шторма удерживать водяной пар не только увеличилась из-за глобального потепления, - сказал Лю, - но также и то, что штормы стали сильнее и способствовали увеличению количества осадков".
Векки отметил, что несколько исследований показали, что текущая вероятность шторма, подобного урагану Харви, в два раза выше из-за глобального потепления. «Это исследование делает заявление о будущем», - сказал он.«Но у нас есть эта конвергенция, когда наши наблюдения начинают показывать увеличение количества осадков, которое наши модели предсказывали в течение достаточно долгого времени, и теперь у нас также есть четкое теоретическое понимание того, почему это должно происходить».