Table of Contents

Влияние изменения климата на частоту и интенсивность тайфунов

Изменение климата меняет погодные системы по всему миру, и тропические циклоны, известные как тайфуны в северо-западной части Тихого океана, являются одними из самых разрушительных явлений, которые затрагиваются. По мере повышения глобальной температуры ученые работают над тем, чтобы понять, как потепление планеты изменяет поведение этих штормов. Связь между изменением климата и тайфунами сложна, но новые исследования указывают на значительные сдвиги как в том, как часто они происходят, так и в том, насколько мощными они становятся. Для прибрежных сообществ от Японии до Филиппин эти изменения несут реальные и растущие последствия.

Тайфуны образуются над теплыми океанскими водами, черпая энергию из температуры поверхности моря, которая превышает 26,5 ° C (около 80 ° F). По мере потепления климата океаны поглощают более 90% избыточного тепла, захваченного парниковыми газами. Это создает прямой путь для изменения климата, чтобы влиять на характеристики тайфуна. Более теплые моря обеспечивают больше топлива для штормов, потенциально делая их сильнее и долговечнее. В то же время изменения в атмосферных структурах циркуляции могут изменить следы и частоту этих штормов, что приводит к новым профилям риска для регионов, исторически не склонных к воздействию тайфунов.

Понимание этой динамики имеет важное значение для повышения готовности к стихийным бедствиям, разработки устойчивой инфраструктуры и защиты уязвимых групп населения.В этой статье рассматриваются последние научные данные о том, как изменение климата влияет на частоту, интенсивность и региональное распределение тайфунов, и исследуется, что эти изменения означают для будущего.

Как изменение климата способствует образованию тайфунов

Тайфуны являются тепловыми двигателями, работающими на теплой океанской воде. Когда температура поверхности моря повышается, больше воды испаряется в атмосферу, обеспечивая дополнительное скрытое тепло, которое подпитывает усиление шторма. Эта базовая термодинамическая связь является наиболее четкой связью между глобальным потеплением и поведением тайфунов. Межправительственная группа экспертов по изменению климата Шестой оценочный доклад подтверждает, что вызванное человеком потепление увеличило долю интенсивных тропических циклонов во всем мире.

Помимо температуры поверхности моря, к другим климатическим факторам, на которые влияет потепление, относятся вертикальный сдвиг ветра, атмосферная влажность и теплосодержание океана. Изменения в этих переменных могут либо подавлять, либо усиливать активность тайфунов в зависимости от региона и сезона. Например, более теплая атмосфера удерживает больше влаги, что повышает скорость осадков во время тайфунов. Это может привести к разрушительным наводнениям даже в штормах, не достигающих максимальной скорости ветра.

Верхний океан также нагревается, а теплосодержание на глубинах до 700 метров значительно увеличивается с 1970-х годов. Этот более глубокий резервуар тепла может стимулировать быструю интенсификацию - явление, при котором скорость ветра тайфуна резко возрастает за короткий период. Штормы, которые подвергаются быстрой интенсификации, особенно опасны, потому что они оставляют мало времени для подготовки и эвакуации.

Изменения частоты тайфунов: нюанс

Один из наиболее часто задаваемых вопросов об изменении климата и тайфунах — увеличивается ли общее число штормов. Ответ, основанный на современной науке, не является простым. В то время как некоторые записи наблюдений предполагают небольшое увеличение числа тайфунов в Северо-Западной части Тихого океана с 1970-х годов, другие наборы данных не показывают явной долгосрочной тенденции частоты штормов. Картина осложняется изменениями методов наблюдения, спутниковых технологий и естественной изменчивости климата.

Глобальные частотные тенденции

В глобальном масштабе общее число тропических циклонов оставалось относительно стабильным в течение последних нескольких десятилетий. Однако климатические модели предполагают, что общая частота тропических циклонов может фактически немного снизиться к концу века при сценариях с высоким уровнем выбросов. Этот очевидный парадокс — уменьшение общих штормов, но увеличение интенсивных — возникает потому, что более теплые условия делают атмосферу более стабильной в некоторых регионах, подавляя более слабое образование штормов, в то же время благоприятствуя развитию более сильных штормов, когда условия правильные.

Региональные сдвиги в активности тайфунов

Распределение тайфунов по Северо-Западной части Тихого океана меняется. Исследования показывают, что тайфуны формируются дальше на восток и север, чем в середине XX века. Этот сдвиг связан с расширением тропиков и изменениями в Тихоокеанской субтропической системе высокого давления. Для таких стран, как Япония, Корея и части Китая, это может означать более частые тайфуны. И наоборот, некоторые регионы на юге Северо-Западной части Тихого океана могут испытывать небольшое снижение частоты штормов.

Один заметный вывод из рецензируемых исследований заключается в том, что тайфуны проводят больше времени при более высокой интенсивности. Средняя максимальная интенсивность тайфунов в северо-западной части Тихого океана увеличилась примерно на 10-15% с 1970-х годов, согласно спутниковым анализам. Это означает, что даже если общее количество штормов не резко возрастает, совокупный разрушительный потенциал, измеряемый такими показателями, как индекс накопленной энергии циклона, увеличивается.

Интенсивность тайфуна: ясные и тревожные тенденции

Многочисленные исследования, использующие как наблюдения, так и прогнозы климатических моделей, показывают, что доля тайфунов, достигающих статуса 4 и 5 категории (со скоростью ветра, превышающей 209 км/ч или 130 миль в час), увеличилась и будет продолжать расти по мере нагревания планеты.

Более высокая скорость ветра

На максимальные скорости ветра тайфунов напрямую влияют температуры поверхности моря. На каждое повышение температуры океана на 1°C потенциальная интенсивность тропического циклона может увеличиваться примерно на 4-5%. С начала 1980-х годов среднемировые температуры поверхности моря повысились примерно на 0,6°C, и это потепление, как ожидается, ускорится. К середине века при сценарии с высоким уровнем выбросов сильнейшие тайфуны могли иметь скорости ветра на 5-10% выше исторических средних.

Это может показаться скромным увеличением, но разрушительная сила ветровых весов с квадратом скорости ветра. Увеличение скорости ветра на 10% приводит к примерно 20% увеличению потенциального ущерба от одного только ветра. В сочетании с штормовым нагоном и эффектами осадков воздействие становится еще более серьезным.

Увеличение количества осадков и наводнений

Более теплый воздух содержит больше влаги — примерно на 7% больше водяного пара на каждый градус Цельсия потепления. Это напрямую переводится в более тяжелые осадки от тайфунов. Исследования недавних тайфунов, в том числе исследования, опубликованные в Nature Climate Change , показали, что изменение климата способствовало рекордным осадкам во время штормов, таких как тайфун Хагибис (2019) и тайфун Рай (2021). Хагибис, который опустошил Японию, произвел количество осадков, которые были сделаны на 30-50% более вероятными из-за антропогенного изменения климата.

Экстремальные осадки от тайфунов не ограничиваются прибрежными районами. По мере того, как штормы перемещаются внутри страны и взаимодействуют с горной местностью, орографическая подъёмка может усиливать осадки, приводя к катастрофическим внезапным наводнениям и оползням. Внутренние сообщества, которые традиционно не готовы к воздействию тайфунов, становятся всё более уязвимыми к этим событиям.

Быстрая интенсификация становится все более распространенной

Быстрая интенсификация происходит, когда максимальные устойчивые ветры тайфуна увеличиваются по крайней мере на 55 км/ч (35 миль в час) за 24 часа. Эти события, как известно, трудно предсказать и представляют собой серьезные проблемы для синоптиков и менеджеров по чрезвычайным ситуациям. Климатические модели предполагают, что частота событий быстрой интенсификации будет увеличиваться в более теплом мире, особенно в северо-западной части Тихого океана.

Исследование 2023 года, проведенное в Бюллетене Американского метеорологического общества, показало, что доля тайфунов, подвергающихся быстрой интенсификации, за последние четыре десятилетия почти удвоилась. Эта тенденция статистически связана с повышением содержания тепла в океане и снижением вертикального сдвига ветра в районах формирования тайфунов. Подразумевается, что большее количество тайфунов достигнет значительной интенсивности ближе к суше, оставляя меньше времени для подготовки прибрежных общин.

Региональные изменения в воздействии тайфуна

Изменение климата влияет не на все регионы одинаково. Северо-западный бассейн Тихого океана, где образуются тайфуны, охватывает широкий диапазон широт и океанографических условий. Последствия потепления на поведение тайфунов варьируются в зависимости от местной географии, океанских течений и моделей циркуляции атмосферы.

Восточная Азия

Китай, Япония, Южная Корея и Тайвань испытывают одни из самых частых и интенсивных тайфунов в мире. Для этих стран основными проблемами являются более сильные штормы, более сильные осадки и сдвиги в штормовых дорожках. Япония уже видела заметный рост числа тайфунов, приближающихся к ее основным островам в конце летних и осенних месяцев. Тайфун Джеби в 2018 году и тайфун Хагибис в 2019 году установили рекорды по ущербу и застрахованным потерям, причем Хагибис нанес ущерб более чем на 15 миллиардов долларов.

Прибрежные мегаполисы Китая, включая Шанхай, Гуанчжоу и Шэньчжэнь, сталкиваются с растущим воздействием штормового нагона, связанного с тайфуном, и наводнений. Повышение уровня моря усугубляет угрозу, поскольку более высокие базовые уровни воды позволяют штормовым нагонам проникать дальше внутрь страны. Сочетание более сильных штормов, более высоких уровней моря и быстрой урбанизации создает опасный мультипликатор риска для густонаселенных прибрежных регионов.

Юго-Восточная Азия

Филиппины, Вьетнам, Таиланд и другие страны Юго-Восточной Азии являются одними из наиболее подверженных тайфуну районов на Земле. Эти страны часто сталкиваются с множественными воздействиями тайфунов в течение одного сезона. Ожидается, что изменение климата увеличит интенсивность тайфунов, достигающих Юго-Восточной Азии, хотя влияние на частоту менее определенное. В последние годы на Филиппинах, в частности, наблюдалась серия разрушительных тайфунов, включая тайфун Хайян (2013), тайфун Гони (2020) и тайфун Рай (2021). Каждый из этих штормов проявлял характеристики, согласующиеся с потеплением климата - высокие скорости ветра, экстремальные осадки и быстрая интенсификация до выпадения на сушу.

Для развивающихся стран Юго-Восточной Азии экономические и человеческие издержки более сильных тайфунов являются острыми. Ограниченный инфраструктурный потенциал, высокая плотность населения в прибрежных зонах и зависимость от сельского хозяйства делают эти общины особенно уязвимыми. Для устранения растущих рисков срочно необходимы усилия по адаптации к изменению климата в регионе.

Западно-Тихоокеанские острова

Малые островные государства и территории в западной части Тихого океана, включая Гуам, Северные Марианские острова, Палау и Микронезию, находятся на передовой линии климатических изменений тайфунов. Эти острова находятся непосредственно на пути формирования зон тайфунов и часто испытывают прямые удары от самых интенсивных штормов. При ограниченных земельных участках и ресурсах восстановление от ущерба от тайфунов может занять годы. Повышение уровня моря также увеличивает подверженность этих островов штормовым нагонам и береговой эрозии.

Тайфун сезонность и продолжительность

Изменение климата также может изменить сроки и продолжительность сезонов тайфунов. Некоторые исследования показали, что сезон тайфунов в северо-западной части Тихого океана начинается раньше в этом году и заканчивается позже, продлевая период, в течение которого прибрежные сообщества должны оставаться бдительными. Анализ 2021 года, опубликованный в Geophysical Research Letters, показал, что пик активности тайфунов сместился с августа по сентябрь и октябрь в последние десятилетия, изменение связано с более теплыми температурами океана в конце сезона.

Кроме того, тайфуны, по-видимому, замедляются по мере их перемещения по атмосфере. Более медленный шторм может сбросить больше осадков над заданной областью, увеличивая риск наводнений. Это явление наблюдалось в других океанских бассейнах, особенно в Северной Атлантике, и появляются свидетельства того, что аналогичные тенденции происходят в северо-западной части Тихого океана. Более медленное движение шторма в сочетании с более высокими показателями осадков создает рецепт для экстремальных осадков.

Роль естественной изменчивости климата

Важно признать, что естественная изменчивость климата, особенно Эль-Ниньо-Южное колебание, играет важную роль в модуляции активности тайфунов из года в год. События Эль-Ниньо, как правило, смещают формирование тайфунов на восток и снижают активность в западной части северо-западной части Тихого океана, в то время как события Ла-Нинья способствуют более формированию тайфунов вблизи Филиппин и Юго-Восточной Азии. Эти природные циклы могут маскировать или усиливать долгосрочные тенденции, обусловленные изменением климата.

Однако сигнал антропогенного потепления становится все более обнаруживаемым в данных о тайфунах. Исследования атрибуции, в которых используются климатические модели для сравнения вероятности экстремальных явлений в текущем и контрфактическом климате, показали, что многие недавние тайфуны были сделаны более интенсивными или более вероятными из-за изменения климата. По мере того, как планета продолжает нагреваться, этот сигнал будет только усиливаться относительно естественной изменчивости.

Стратегии готовности и адаптации

Растущий объем данных об изменении климата и тайфунах подчеркивает настоятельную необходимость принятия мер по повышению готовности и адаптации. Правительства, общины и отрасли должны принять активные меры по снижению уязвимости и повышению устойчивости.

Системы раннего предупреждения

Улучшение систем раннего предупреждения является одним из наиболее эффективных способов спасения жизней и снижения экономических потерь. Достижения в спутниковой технологии, численных моделях прогнозирования погоды и искусственном интеллекте позволяют более точно прогнозировать трассу тайфуна, интенсивность и количество осадков. Инвестирование в эти технологии и обеспечение того, чтобы предупреждения достигали уязвимых групп населения, в том числе через оповещения мобильных телефонов, радиопередачи и сети сообществ, имеет решающее значение.

Синоптики также нуждаются в более совершенных инструментах для прогнозирования событий быстрой интенсификации. Хотя был достигнут прогресс, способность прогнозировать, когда и где тайфун будет подвергаться быстрой интенсификации, остается ограниченной. Исследования физических процессов, приводящих к быстрой интенсификации, в сочетании с улучшенными сетями наблюдения помогут закрыть этот разрыв.

Устойчивость инфраструктуры

Строительные кодексы и стандарты инфраструктуры должны быть обновлены, чтобы отразить повышенные риски от более сильных ветров, более сильных осадков и более высоких штормовых нагонов. В подверженных тайфуну регионах критические объекты, такие как больницы, школы и аварийные убежища, должны быть спроектированы, чтобы противостоять штормам категории 4 или 5. Береговая оборона, включая морские стены, дамбы и проекты восстановления мангровых зарослей, может уменьшить воздействие штормового нагона и наводнений.

Ограничение развития в прибрежных зонах высокого риска, сохранение природных буферов, таких как водно-болотные угодья и дюны, и проектирование дренажных систем, способных справиться с экстремальными осадками, являются важными стратегиями для снижения ущерба, связанного с тайфуном. Согласно порталу знаний Всемирного банка об изменении климата, инвестиции в устойчивую к изменению климата инфраструктуру приносят значительную отдачу за счет снижения будущих расходов на восстановление после стихийных бедствий.

Адаптация на уровне сообщества

Местные общины часто первыми реагируют на удары тайфуна. Расширение возможностей общин, обладающих знаниями, ресурсами и полномочиями по принятию решений, может повысить готовность и результаты восстановления. Программы, поддерживающие меры на уровне домохозяйств, такие как модернизация зданий, устойчивых к тайфуну, сбор дождевой воды и сети экстренной связи, могут существенно изменить ситуацию, особенно в сельских и отдаленных районах.

Во многих частях Азии традиционные знания о погодных условиях и штормовом поведении сочетаются с современными прогнозами для создания культурно приемлемых протоколов раннего действия. Эти гибридные подходы учитывают местные знания, извлекая выгоду из научных достижений.

Страхование и финансовые инструменты

Экономические издержки тайфунов растут, и многие пострадавшие регионы не имеют адекватного страхового покрытия. Параметрические страховые продукты, которые выплачиваются на основе заранее определенных триггеров, таких как скорость ветра или пороги осадков, предлагают способ обеспечить быструю ликвидность после стихийного бедствия. Суверенные пулы риска бедствий, такие как Фонд страхования от стихийных бедствий в Юго-Восточной Азии, помогают странам объединить риски и получить доступ к доступному покрытию. Масштабирование этих финансовых инструментов может помочь правительствам и предприятиям быстрее восстановиться и снизить долгосрочное экономическое бремя тайфунов.

Будущее и потребности в исследованиях

Траектория изменения климата и активности тайфунов критически зависит от глобальных выбросов парниковых газов. В сценариях с низким уровнем выбросов, соответствующих целям Парижского соглашения, увеличение интенсивности тайфуна, по прогнозам, будет скромным, а наиболее экстремальных результатов можно избежать. В сценариях с высоким уровнем выбросов, однако, риски существенны. Самые сильные тайфуны могут стать на 10-20% интенсивнее, уровень осадков может увеличиться на 15-25%, а доля штормов, подвергающихся быстрой интенсификации, может удвоиться или утроиться.

Для уточнения этих прогнозов и устранения сохраняющихся неопределенностей необходимы дальнейшие исследования. Ключевые области для будущих исследований включают взаимодействие между тайфунами и вихрями океана, влияние атмосферных аэрозолей на формирование штормов и потенциал резких изменений в поведении тайфунов по мере приближения к переломным моментам климата. Более длинные наблюдательные записи, улучшенные спутниковые инструменты и климатические модели с более высоким разрешением будут способствовать лучшему пониманию и прогнозированию.

Международное сотрудничество имеет важное значение. Всемирная метеорологическая организация координирует глобальные усилия по мониторингу и прогнозированию тропических циклонов, а ее региональные специализированные метеорологические центры предоставляют критически важные данные и анализ. Обмен данными, моделями и передовой практикой через национальные границы ускоряет научный прогресс и повышает готовность для всех сообществ, подверженных риску.

Заключение

Изменение климата влияет на тайфуны таким образом, что их можно измерить и сделать более последовательными. Хотя общее число тайфунов может не резко возрасти, доля интенсивных, разрушительных штормов увеличивается, а количество осадков, которые они несут, становится все более экстремальным. Повышение уровня моря усугубляет угрозу, усиливая последствия штормовых нагонов. Региональные сдвиги в штормовых трассах подвергают новые районы рискам тайфунов, в то время как традиционные зоны тайфунов сталкиваются с все более серьезными опасностями.

Эти изменения не являются абстрактными прогнозами на будущее. Они происходят сейчас, о чем свидетельствует растущее число мощных тайфунов в Восточной Азии, Юго-Восточной Азии и на островах Тихого океана. Для общин в этих регионах адаптация к реалиям более теплого мира не является факультативной — это вопрос выживания. Инвестиции в системы раннего предупреждения, устойчивую инфраструктуру, готовность общин и финансовую защиту являются важными компонентами всеобъемлющего реагирования.

Сокращение выбросов парниковых газов остается наиболее эффективной долгосрочной стратегией ограничения серьезности будущих последствий тайфуна. Каждая доля степени избегаемого потепления приводит к уменьшению экстремальных штормов, менее разрушительных ветров и снижению рисков наводнений. В то же время необходимо расширить меры по адаптации для защиты жизней и средств к существованию перед лицом изменений, которые уже заблокированы. Принятые сегодня решения будут формировать риски тайфуна, которые наследуют завтрашние сообщества.

Понимая науку, инвестируя в готовность и проводя амбициозные климатические действия, общества могут снизить человеческие и экономические потери от тайфунов в мире потепления. Ставки высоки, но также высока способность к предвидению и инновациям. Проблема изменения климата и тайфунов огромна, но она может быть решена с помощью знаний, решимости и коллективных усилий.