Торнадо и сильные грозы ежегодно убивают людей и наносят ущерб имуществу. По оценкам, застрахованные убытки США из-за сильных гроз в первой половине 2016 года составили 8,5 миллиардов долларов. Крупнейшие последствия торнадо в США возникают в результате вспышек торнадо, последовательностей торнадо, которые происходят в тесной последовательности. Весной прошлого года исследовательская группа во главе с Майклом Типпеттом, доцентом кафедры прикладной физики и прикладной математики в Columbia Engineering, опубликовала исследование, показывающее, что среднее количество торнадо во время вспышек - крупномасштабных погодных явлений, которые могут длиться от одного до трех дней и охватывать огромные регионов - повысилась с 1954 г. Но они не знали почему.
В новой статье, опубликованной 1 декабря в журнале Science via First Release, исследователи рассмотрели растущие тенденции в серьезности вспышек торнадо, где они измеряли серьезность по количеству торнадо на одну вспышку. Они обнаружили, что эти тенденции растут быстрее всего для самых экстремальных вспышек. Хотя они увидели изменения в метеорологических величинах, которые согласуются с этими повышательными тенденциями, метеорологические тенденции не были теми, которые ожидались при изменении климата.
«Это исследование поднимает новые вопросы о том, как изменение климата повлияет на сильные грозы и чем вызваны недавние тенденции», - говорит Типпетт, который также является членом Института науки о данных и Колумбийской инициативы по экстремальным погодным условиям и Климат. «Тот факт, что мы не видим понятых в настоящее время метеорологических признаков глобального потепления в изменении статистики вспышек, оставляет две возможности: либо недавнее увеличение не связано с потеплением климата, либо потепление климата имеет последствия для активности торнадо, которых мы не видим. Т понять. Это неожиданная находка."
Исследователи использовали два набора данных NOAA, один из которых содержал отчеты о торнадо, а другой - основанные на наблюдениях оценки метеорологических величин, связанных со вспышками торнадо. «Другие исследователи сосредоточились на отчетах о торнадо, не принимая во внимание метеорологическую среду», - отмечает Кьяра Лепор, научный сотрудник Земной обсерватории Ламонта-Доэрти, которая является соавтором статьи. «Метеорологические данные обеспечивают независимую проверку сообщений о торнадо и позволяют нам проверить, что можно ожидать в условиях изменения климата».
США Активность торнадо в последние десятилетия привлекает внимание ученых. Хотя не было обнаружено значительных тенденций ни в ежегодном числе достоверно зарегистрированных торнадо, ни в количестве вспышек, недавние исследования указывают на повышенную изменчивость в крупных нормализованных экономических и страховых потерях от гроз в США, увеличение годового количества дней, когда происходит много торнадо, и увеличивается среднегодовое значение и дисперсия числа торнадо на одну вспышку. В текущем исследовании исследователи использовали анализ экстремальных значений и обнаружили, что частота вспышек в США со многими торнадо увеличивается и увеличивается быстрее при более экстремальных вспышках. Они смоделировали это поведение, используя распределения экстремальных значений с параметрами, которые изменяются в соответствии с тенденциями в данных.
Экстремальные метеорологические условия, связанные с сильными грозами, демонстрировали устойчивые повышательные тенденции, но эти тенденции не напоминали тенденции, которые в настоящее время ожидаются в результате глобального потепления. Они рассмотрели два фактора: доступную конвективную потенциальную энергию (CAPE) и меру вертикального сдвига ветра, относительную спиральность шторма. Исследования моделирования прогнозируют, что CAPE увеличится в более теплом климате, что приведет к более частым условиям, благоприятным для сильных гроз в США. Однако они обнаружили, что метеорологические тенденции были вызваны не увеличением CAPE, а тенденциями относительной спиральности шторма, которая не прогнозировалось, что оно увеличится в условиях изменения климата.
«Торнадо уносит людей, их дома, машины и многое другое», - говорит Джоэл Коэн, соавтор статьи и директор Лаборатории населения, которая совместно базируется в Рокфеллеровском университете и Колумбийском институте Земли. «Мы использовали новые статистические инструменты, которые раньше не применялись, чтобы рассмотреть торнадо под микроскопом. Полученные результаты удивительны. Мы обнаружили, что за последние полвека или около того, чем интенсивнее вспышки торнадо, тем быстрее количество таких экстремальных вспышек увеличивается. То, что подталкивает к этому росту экстремальных вспышек, далеко не очевидно при нынешнем состоянии науки о климате. Рассматривая тысячи торнадо, которые были надежно зарегистрированы в США за последние полвека или около того, как население позволило нам задать новые вопросы и обнаружить новые, важные изменения во вспышках этих торнадо».
Добавляет Гарольд Брукс, старший научный сотрудник Национальной лаборатории сильных штормов NOAA, не участвовавший в этом проекте: «Исследование важно, потому что оно касается одной из гипотез, которые были выдвинуты для объяснения наблюдаемого изменения количества торнадо во вспышках. Изменения в CAPE не могут объяснить изменение. Кажется, что изменения сдвига более важны, но мы пока не понимаем, почему они произошли и связаны ли они с глобальным потеплением».
Лучшее понимание того, как климат влияет на активность торнадо, может помочь прогнозировать активность торнадо в краткосрочной перспективе, на месяц или даже на год вперед, и будет важным подспорьем для страховых и перестраховочных компаний в оценке рисков. вызванные вспышками. «Оценка изменения размера вспышки торнадо имеет большое значение для страховой отрасли», - отмечает Келли Херерид, старший научный сотрудник отдела исследований и разработок Chubb Tempest Re. «Обычные инструменты управления страховыми рисками, такие как перестрахование и облигации на случай катастроф, часто строятся вокруг вспышек штормов, а не отдельных торнадо, поэтому растущая концентрация торнадо в более крупных вспышках обеспечивает механизм для изменения потенциальных убытков без обязательного изменения основного количества торнадо. Этот подход обеспечивает расширенное представление о потенциале бедствий, выходящее за рамки простых изменений в частоте событий."
Типпетт отмечает, что необходимы дополнительные исследования, чтобы объяснить наблюдаемые изменения либо глобальным потеплением, либо другим компонентом изменчивости климата. Исследовательская группа планирует затем изучить другие аспекты сильных гроз, таких как град, который наносит меньший ущерб, но важен для бизнеса (особенно страхования и перестрахования), потому что он затрагивает большие территории и несет ответственность за значительные убытки каждый год.
Исследование частично финансировалось премией Колумбийского университета в области науки и техники (RISE); Управление военно-морских исследований; Управление климатической программы NOAA по моделированию, анализу, предсказаниям и прогнозам; Исследовательская сеть Уиллиса; и Национальный научный фонд.