Тайфуны и изменение климата: изменение моделей в западной части Тихого океана

Тайфуны являются одними из самых разрушительных природных явлений, влияющих на бассейн Западной части Тихого океана. Эти мощные тропические циклоны, известные в регионе как тайфуны, формируются над теплыми океанскими водами и могут наносить катастрофический ущерб через экстремальные ветры, штормовые нагоны и проливные дожди. В последние годы наблюдаемые изменения в поведении тайфунов, включая изменения частоты, интенсивности и следов, привлекают все большее внимание ученых и политиков. Вопрос в основе этих наблюдений заключается в том, влияет ли и как изменение климата на характер этих штормов. В то время как естественная изменчивость всегда влияла на активность тайфунов, растущее количество доказательств предполагает, что антропогенное потепление играет значительную роль, особенно через повышение температуры поверхности моря и изменения атмосферной циркуляции. Эта статья углубляется в эволюционирующую динамику тайфунов в западной части Тихого океана, изучая последние исследования по частотным тенденциям, увеличению интенсивности, сдвигам в штормовых путях, региональным воздействиям и настоятельной необходимости в усилении адаптации и готовности.

Частота тайфунов меняется: меньше штормов, но сильнее

Вопреки простому ожиданию, что потепление планеты автоматически приведет к большему количеству тайфунов, наблюдаемая тенденция более тонкая. Многочисленные исследования показывают, что общая частота тайфунов в западной части Тихого океана может немного уменьшаться, но это снижение сопровождается резким увеличением доли штормов, достигающих интенсивности категории 4 или 5 — наиболее разрушительных классов. Например, исследования, опубликованные в журнале «Климат» [FLT: 2], показали, что в то время как общее количество тропических циклонов в бассейне незначительно сократилось с 1950-х годов, число штормов, достигающих силы супертайфуна (≥150 миль в час) почти удвоилось в последние десятилетия.

Почему меньше, но сильнее штормы?

Эта закономерность связана с изменениями крупномасштабных атмосферных условий. Более теплые температуры поверхности моря (SST) обеспечивают больше тепловой энергии для усиления шторма. В то же время климатические модели прогнозируют, что вертикальный сдвиг ветра - разница в скорости ветра или направлении с высотой - может увеличиться в частях западной части Тихого океана, что может подавить образование более слабых штормов. Однако, как только шторм достигает определенного порога, обильное тепло океана может быстро интенсифицировать его в крупный тайфун. Чистый эффект - это сдвиг к меньшему числу штормов, которые являются более интенсивными и несут больший разрушительный потенциал.

Одним из примечательных примеров является тайфун Хайян (2013), который поразил Филиппины устойчивыми ветрами 195 миль в час, что делает его одним из самых сильных тропических циклонов, когда-либо зарегистрированных. Исследования связывают исключительную интенсивность Хайяна с аномально высокими SST в регионе - аномалии, которые становятся все более распространенными с изменением климата. Аналогичным образом, тайфун Мангхут (2018) и тайфун Рай (2021) демонстрируют быструю интенсификацию, которая застала синоптиков врасплох, подчеркивая растущую проблему прогнозирования штормового поведения в мире потепления.

Роль повышения температуры поверхности моря

Sea surface temperatures in the Western Pacific have been rising at a rate of roughly 0.1–0.3°C per decade over the past century, with the strongest warming occurring in the western equatorial Pacific and the South China Sea. This warming provides more than just a marginal increase in energy; it directly increases the potential intensity of typhoons. Warmer water evaporates more readily, releasing latent heat into the storm system, which in turn strengthens convection and wind speeds. For every 1°C increase in SST, the maximum potential wind speed of a tropical cyclone can increase by approximately 4–5%.

Более теплые океаны также приводят к более сильным осадкам. Более теплая атмосфера содержит больше водяного пара - примерно на 7% больше на градус Цельсия потепления, после Клаузиус-Клапейрон отношения. Во время тайфуна, это приводит к более экстремальным скоростям осадков, повышая риск катастрофических наводнений даже от штормов, которые не исключительно мощные с точки зрения ветра. Тайфун Моракот (2009) в Тайване, например, произвел осадки, превышающие 2000 мм (79 дюймов) в некоторых областях, вызванных в основном влажным воздухом, взятым из аномально теплого соседнего моря.

Содержание тепла в океане и усиление шторма

За пределами непосредственной температуры поверхности имеет значение глубина теплого слоя воды. Тайфуны отбрасывают океан, вытягивая более прохладную воду снизу; если теплый слой неглубокий, шторм может охлаждать собственное топливо. Однако, в западной части Тихого океана, теплый бассейн углубляется, что означает, что штормы имеют доступ к более толстому слою теплой воды. Это увеличивает вероятность быстрой интенсификации, явление, при котором скорость ветра прыгает на 30–50 миль в час менее чем за 24 часа. Исследования показывают, что доля штормов, подвергающихся быстрой интенсификации, значительно возросла в последние десятилетия, и эта тенденция, по прогнозам, будет продолжаться по мере потепления климата.

Сдвиг штормовых треков и региональных моделей

Изменение климата не только изменяет интенсивность тайфунов, но и их предпочтительные пути. Западная часть Тихого океана - это широкий бассейн, охватывающий от экватора до примерно 45° с.ш., а штормовые пути варьируются в зависимости от положения субтропического хребта, муссонового корыта и Межтропической зоны конвергенции (ITCZ). Несколько линий данных свидетельствуют о том, что следы тайфунов мигрируют в сторону полюса в обоих полушариях, включая Западную часть Тихого океана.

Сдвиг Полузащиты

Знаковое исследование, опубликованное в журнале Nature (2014), показало, что средняя широта, на которой тропические циклоны достигают пиковой интенсивности, движется к полюсам со скоростью около 53 километров в десятилетие в Северном полушарии. Для западной части Тихого океана это означает, что тайфуны все чаще достигают максимальной силы в более высоких широтах — ближе к Японии, Корее и даже к частям России — а не в тропиках. Этот сдвиг снижает риск выхода на сушу для некоторых островов низкой широты (например, части Филиппин), но увеличивает его для стран средней широты, которые исторически испытывали меньше прямых ударов от интенсивных штормов.

Япония, в частности, наблюдала рост частоты мощных тайфунов, обрушивающихся на сушу. В 2019 году тайфун "Хагибис" обрушился на Японию рекордными осадками, вызвав широкомасштабные наводнения и десятки смертельных случаев. Ученые пришли к выводу, что необычный путь и интенсивность шторма соответствовали поулвардной миграционной модели, ожидаемой при изменении климата.

Изменения в Южно-Китайском море и Восточной Азии

В Южно-Китайском море активность тайфунов стала более неустойчивой, некоторые годы наблюдаются штормы, в то время как другие остаются спокойными. Эта изменчивость усложняет долгосрочное планирование прибрежных сообществ во Вьетнаме, на юге Китая и на Филиппинах. Между тем, Восточно-Китайское море и Японское море наблюдают всплеск штормовых нагонов, связанных с тайфуном, которые угрожают густонаселенным прибрежным городам, таким как Шанхай, Токио и Пусан. Повышение уровня моря - само по себе следствие изменения климата - штормовые нагоны достигают дальше внутри страны, усиливая ущерб.

Региональные последствия и уязвимость

Изменения в характере тайфунов имеют глубокие последствия для миллиардов людей, живущих в регионе Западной части Тихого океана. Юго-Восточная Азия, Восточная Азия и островные государства Тихого океана являются одними из наиболее уязвимых районов на Земле к воздействию тропических циклонов.Быстрая урбанизация, плотность населения и во многих случаях ограниченная инфраструктура означают, что даже один интенсивный тайфун может отбросить развитие на годы.

Экономические издержки

Экономические потери от тайфунов резко растут. По данным перестраховочной компании Swiss Re, застрахованные потери от тайфунов в Азии более чем удвоились за последние два десятилетия, даже после корректировки на инфляцию и рост воздействия. Тайфун Мангхут (2018) нанес ущерб в размере 3,7 млрд долларов на Филиппинах и в Китае вместе взятых. Тайфун Лекима (2019) нанес ущерб в размере 9,3 млрд долларов, что делает его одним из самых дорогостоящих тайфунов за всю историю. Хотя некоторые из этих увеличений связаны с увеличением активов в ущерб, часть связана с растущей интенсивностью штормов - тенденция, связанная с изменением климата.

Гуманитарные последствия

Число жертв среди людей остается ошеломляющим. На Филиппинах ежегодно в филиппинский район ответственности в среднем попадает 20 тайфунов, из которых около пяти-шести выпадают на сушу. Национальный совет по снижению риска бедствий и управлению сообщает, что тайфуны несут ответственность за большинство смертей, связанных с стихийными бедствиями. Только тайфун Хайян убил более 6000 человек. Все чаще смерти вызваны наводнениями - как от штормового нагона, так и от экстремальных осадков - а не только от ветра. Этот сдвиг подчеркивает необходимость улучшения защиты от наводнений и систем раннего предупреждения, которые объясняют более тяжелые осадки.

Воздействие на морские и прибрежные экосистемы

Тайфуны также влияют на природные экосистемы. Коралловые рифы в западной части Тихого океана, уже испытывающие стресс от отбеливания от повышения температуры океана, могут быть физически повреждены волновым действием сильных штормов. Мангровые леса, которые обеспечивают естественные буферы штормов, иногда выкорчевываются. И наоборот, штормы могут принести столь необходимые пресноводные и питательные вещества в некоторые экосистемы. Чистый эффект изменения режимов тайфунов на морское биоразнообразие является активной областью исследований.

Наука атрибуции: связь тайфунов с изменением климата

Наука атрибуции — дисциплина количественной оценки того, насколько изменение климата влияет на конкретные погодные явления — быстро развивается. Хотя по-прежнему сложно отнести какой-либо один тайфун исключительно к изменению климата, ученые теперь могут с высокой уверенностью сказать, что изменение климата увеличило вероятность и тяжесть многих особенностей тайфуна.

Например, в исследовании 2020 года, проведенном инициативой World Weather Attribution, был проанализирован тайфун Гони, который поразил Филиппины ветрами 195 миль в час. Исследование показало, что изменение климата сделало экстремальные осадки шторма примерно на 10% более интенсивными. Аналогичным образом, было обнаружено, что осадки тайфуна Хагибис примерно на 30% более вероятны в текущем климате по сравнению с доиндустриальным. Такие исследования атрибуции имеют решающее значение для принятия решений об адаптации - они переводят глобальные климатические прогнозы в местные оценки риска.

В шестом докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (2021) сделан вывод о том, что «вероятно, что доля интенсивных тропических циклонов (категория 4-5) увеличилась во всем мире за последние четыре десятилетия» и что «с дальнейшим глобальным потеплением тропические циклоны, по прогнозам, станут более интенсивными, с увеличением скорости ветра и скорости осадков».

Адаптация и готовность: повышение устойчивости

По мере изменения характера тайфунов стратегии борьбы с ними должны меняться. Страны Западной части Тихого океана вкладывают значительные средства в меры по адаптации, но темпы изменений являются пугающими. Следующие области имеют решающее значение для снижения будущих рисков.

Усовершенствованные системы раннего предупреждения

Улучшения в спутниковой технологии и численном прогнозировании погоды резко увеличили точность прогнозов тайфунов. Японское метеорологическое агентство, например, эксплуатирует одну из самых сложных в мире систем отслеживания циклонов. Однако увеличение частоты быстрой интенсификации - где шторм усиливается от тропического шторма до супертайфуна менее чем за день - создает проблему. Системы раннего предупреждения должны развиваться, чтобы обеспечить более частые обновления и дать общинам время для эвакуации. Инвестиции в модели прогнозирования высокого разрешения и расширенные наблюдательные сети (океанические буи, разведка самолетов) имеет важное значение.

Национальный центр ураганов (FLT: 1) (для справки о наилучшей практике прогнозирования тропических циклонов, хотя его основное внимание уделяется Атлантике / Восточной части Тихого океана, применима передача технологий).

Укрепление инфраструктуры

Строительные нормы во многих регионах, подверженных тайфунам, обновляются, чтобы требовать более прочных крыш, ставней и заслонок. В Японии многие новые дома строятся с железобетонными и ветровыми окнами. На Филиппинах после тайфуна Хайян правительство запустило крупную программу реконструкции, которая включала в себя «восстановление лучших» стандартов, но реализация остается неравномерной. Штормовые барьеры — такие как в Токийском заливе и Барьере Темзы — дороги, но доказали, что защищают низменные города. Китай построил обширные морские стены вдоль своего юго-восточного побережья, хотя техническое обслуживание является проблемой.

Природные решения

Мангровые леса, восстановление прибрежных водно-болотных угодий и защита коралловых рифов все чаще признаются в качестве экономически эффективных способов буферизации сообществ от штормовых нагонов и волновых действий.На Филиппинах, например, действует национальная программа по посадке миллионов мангровых деревьев в уязвимых прибрежных районах. Природные решения также обеспечивают поглощение углерода и среду обитания, предлагая множество преимуществ.

Готовность и образование сообщества

В конечном счете, наиболее эффективной защитой является подготовленное сообщество. Многие местные органы власти в западной части Тихого океана в настоящее время проводят регулярные учения по тайфуну, поддерживают запасы чрезвычайных ситуаций и используют оповещения по мобильным телефонам, чтобы предупредить жителей. Бангладеш, хотя и не в западной части Тихого океана, предлагает поразительный пример успеха: благодаря широкой готовности к стихийным бедствиям на уровне общин страна резко сократила число жертв циклонов с 1970-х годов. Адаптация этих подходов к контексту западной части Тихого океана - с его более высокой плотностью населения - требует устойчивого финансирования и политической воли.

• Пути эвакуации должны быть четко обозначены и поддерживаться, особенно в низменных районах.
• Укрытия для чрезвычайных ситуаций должны быть построены или модернизированы, чтобы выдерживать ветры категории 5, и они должны быть расположены за пределами зон, подверженных наводнениям.
• Предупреждающая связь должна достигать уязвимых групп, включая пожилых людей, инвалидов и тех, кто находится на отдаленных островах.

Международное сотрудничество и исследования

Международные рамки, такие как Управление Организации Объединенных Наций по уменьшению опасности бедствий (FLT:0) и Всемирная метеорологическая организация (FLT:1) способствуют обмену данными и передовой практикой. Комитет ЭСКАТО/ВМО по тайфунам, в состав которого входят 14 государств-членов, играет жизненно важную роль в улучшении управления рисками тайфунов в Азии и Тихоокеанском регионе.

Текущие исследования взаимодействия океан-атмосфера, палео-тифуновые записи (от ядер осадков и древесных колец) и климатическое моделирование с высоким разрешением необходимы для уточнения прогнозов. Например, исследование 2022 года в Геофизические исследовательские письма использовало моделирование ансамбля для прогнозирования того, что к концу века число тайфунов категории 4-5 в западной части Тихого океана может увеличиться на 20-30% в сценарии с высоким уровнем выбросов.

«Доказательства очевидны: изменение климата уже влияет на поведение тайфунов в западной части Тихого океана. Задача сейчас состоит в том, чтобы перевести эту науку в действие — подготовиться к предстоящим штормам и смягчить выбросы, которые приводят к этим изменениям».

Вывод: призыв к срочным действиям

Характер тайфунов в западной части Тихого океана меняется. Хотя общее число штормов может не расти, доля интенсивных, разрушительных штормов увеличивается. Температура поверхности моря продолжает нагреваться, подпитывая более сильные ветры и более сильные осадки. Штормовые пути смещаются в сторону полюса, принося новые риски в ранее менее затронутые регионы. Воздействие на жизнь людей, экономику и экосистемы уже серьезное, и прогнозы указывают на еще большие проблемы.

Адаптация — посредством улучшенного прогнозирования, устойчивой инфраструктуры, природных буферов и готовности сообществ — имеет важное значение и должна быть ускорена. Но одна только адаптация не может решить проблему. Коренной причиной этих изменений является рост концентрации парниковых газов в атмосфере. Без глубокого и быстрого сокращения глобальных выбросов Западная часть Тихого океана столкнется с еще более мощными тайфунами, последствия которых трудно переоценить.

Для политиков, ученых и граждан ясно: время действовать сейчас, а не после следующего супертайфуна.