Table of Contents

Как изменение климата влияет на ураганы

Связь между изменением климата и активностью ураганов коренится в фундаментальной физике. Ураганы, также известные как тропические циклоны, являются тепловыми двигателями, которые черпают свою энергию из теплых океанских вод. По мере того, как глобальные температуры повышаются из-за увеличения концентрации парниковых газов, океаны поглощают большую часть этого избыточного тепла. Более теплая поверхность океана обеспечивает больше топлива для ураганов, позволяя им быстрее усиливаться и достигать более высоких максимальных устойчивых скоростей ветра. Энергия, доступная для урагана, прямо пропорциональна температуре поверхности моря - даже небольшое увеличение может привести к значительно более мощному шторму.

За океанским теплом более теплая атмосфера может удерживать больше влаги — примерно на 7% больше водяного пара на градус Цельсия потепления. Это увеличение атмосферной влаги приводит к более тяжелым осадкам во время ураганов, усиливая риск катастрофического наводнения как вдоль побережья, так и вдали от суши. Кроме того, изменения в атмосферных структурах циркуляции, такие как замедление струйного потока или сдвиги в положении субтропических систем высокого давления, могут влиять на следы ураганов и продолжительность штормов. Некоторые исследования показывают, что при потеплении климата ураганы могут двигаться медленнее, заставляя их задерживаться на площади и сбрасывать огромное количество дождя.

Кроме того, повышение уровня моря — прямое следствие таяния ледяных щитов и теплового расширения морской воды — усиливает воздействие штормовых нагонов. Штормовой нагон урагана уже является одной из его самых смертельных опасностей; когда уровень моря выше, нагоны могут продвигать воду дальше внутри страны, затопляя районы, которые ранее были безопасными. Сочетание более сильных ветров, более сильных дождей и более высоких базовых уровней моря создает сложную угрозу, которая делает каждый ураган потенциально более разрушительным, чем его исторические аналоги.

Содержание тепла в океане и быстрая интенсификации

Одной из наиболее тревожных тенденций является увеличение частоты быстрой интенсификации — когда максимальные ветры урагана увеличиваются по крайней мере на 35 миль в час (около 56 км / ч) за 24 часа. Теплые океанские воды, особенно глубокая теплая вода с высоким содержанием тепла, обеспечивают энергию, необходимую для этого взрывного укрепления. Ученые заметили, что ураганы в Атлантическом бассейне теперь с большей вероятностью подвергаются быстрой интенсификации, отчасти потому, что температура поверхности моря повышается. Это делает прогнозирование более сложным и оставляет прибрежным общинам меньше времени для подготовки.

Сдвиг в сезон ураганов

Изменение климата также может продлевать продолжительность сезона ураганов. Традиционно сезон ураганов в Атлантике длится с 1 июня по 30 ноября, с пиковой активностью в августе по октябрь. Однако более высокие температуры океана весной и поздней осенью привели к более ранним и более поздним штормам. Например, в последние годы крупные ураганы сформировались в мае или даже декабре, за пределами обычных границ сезона. Это расширение требует круглогодичного готовности и адаптации систем управления чрезвычайными ситуациями.

Доказательства, связывающие изменение климата и ураганы

Сбор доказательств роли изменения климата в поведении ураганов требует тщательного анализа наблюдательных данных, компьютерного моделирования и понимания естественной изменчивости. Хотя общее число ураганов во всем мире не показало явного долгосрочного увеличения, доля крупных ураганов (категория 3 или выше по шкале Саффира-Симпсона) выросла. Согласно докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2023 год, «практически достоверно», что интенсивность и уровень осадков наиболее тяжелых тропических циклонов увеличились из-за антропогенного потепления.

Исследования атрибуции, в которых используются климатические модели для сравнения вероятности события в мире с влиянием человека и без него, показали, что тяжесть недавних ураганов, таких как ураган Харви (2017), ураган Мария (2017) и ураган Ян (2022), значительно усилилась из-за изменения климата. Например, рекордные осадки Харви были примерно на 15-38% выше из-за потепления, а вероятность такого экстремального события значительно увеличилась.

Долгосрочные тенденции в Североатлантическом бассейне показывают, что с 1980-х годов число ураганов категории 4 и 5 почти удвоилось. Важно отметить, что это увеличение коррелирует с повышением температуры поверхности моря в главном регионе развития Атлантики. В то время как естественные циклы, такие как Атлантическое многодекадное колебание, также влияют на активность ураганов, сигнал антропогенного изменения климата становится все более ясным. В исследовании 2020 года, опубликованном в журнале Nature Communications , было обнаружено, что наблюдаемая тенденция к более интенсивным штормам не может быть объяснена только естественной изменчивостью. Читать исследование Nature Communications ,

Кроме того, спутниковые данные и разведка самолетов дают доказательства высокого разрешения, что штормы достигают пиковых интенсивностей чаще. Анализ 2021 года Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) пришел к выводу, что при продолжающемся потеплении глобальная доля ураганов категории 4 и 5, по прогнозам, увеличится примерно на 20% к концу века, даже если общее число штормов не изменится.

Моделирование будущей активности ураганов

Климатические модели последовательно прогнозируют, что по мере нагревания планеты ураганы будут становиться более интенсивными, производить более сильные дожди и вызывать более высокие штормовые нагоны. Некоторые модели также предполагают уменьшение общего числа штормов, но увеличение процента тех, которые достигают статуса крупных ураганов. Точные региональные изменения зависят от местных температур поверхности моря и атмосферных условий. Например, ожидается, что в Атлантическом бассейне, особенно в Карибском бассейне и Мексиканском заливе, будет наблюдаться наиболее значительное увеличение интенсивности ураганов в сценариях с высоким уровнем выбросов. Прогнозы климата НАСА показывают, что к концу 21-го века средняя интенсивность ураганов может увеличиться на 2-11% во всем мире, при этом уровень осадков увеличится на 10-20%.

Последствия повышенной ураганной серьезности

Последствия более сильных, влажных и медленно движущихся ураганов пульсируют во всех аспектах общества и окружающей среды.В то время как список пулевых точек в оригинальной статье захватил ключевые моменты, каждый заслуживает более глубокого изучения.

Более сильные штормы и ущерб инфраструктуре

Ураганы категории 4 и 5 могут нанести катастрофический ущерб, нивелировать здания, выкорчевывать деревья и разрушать энергосистемы. Увеличение скорости ветра от урагана категории 3 до урагана категории 5 в четыре раза увеличивает потенциальный ущерб из-за сил ветра. Инфраструктура, построенная по старым строительным нормам, может не выдерживать более сильные ветры, что приводит к более длительным срокам восстановления и более высоким затратам. Национальное управление океанических и атмосферных исследований сообщает, что только стоимость сезона ураганов 2017 года превысила 300 миллиардов долларов в Соединенных Штатах, что делает его самым дорогостоящим за всю историю наблюдений. По мере усиления штормов потенциал ущерба возрастает экспоненциально.

Более сильные осадки и внутренние наводнения

Количество осадков значительно увеличивается. Ураган Харви (2017) выпал более 60 дюймов дождя в некоторых районах Техаса - рекорд США для одного шторма. Такие экстремальные явления перегружают дренажные системы, плотины и дамбы, вызывая широко распространенные наводнения даже во внутренних общинах, расположенных далеко от побережья. Риск наводнений во внутренних районах от ураганов в настоящее время является серьезной проблемой для руководителей чрезвычайных ситуаций в таких штатах, как Северная Каролина, Пенсильвания и Вермонт, которые испытали разрушительные внутренние наводнения от недавних штормов. Более теплая атмосфера означает, что будущие ураганы, вероятно, будут нести еще больше воды, повышая уровень угрозы для регионов, непривычных к наводнениям, вызванным ураганами.

Ураганы и штормы с более длительным сроком действия

Более медленное движение вперед, потенциально связанное с ослаблением атмосферных рулевых течений, может привести к тому, что ураган затормозит регион, продлевая воздействие ветра, дождя и штормового нагона. Ураган Дориан (2019) лихо застопорился над Багамскими островами в течение почти двух дней, подвергая острова интенсивным ветрам и всплеску, который стер с лица земли целые сообщества. В сочетании с повышением уровня моря возрастает опасность штормового нагона. Данные NOAA показывают, что вдоль восточного побережья США и побережья Мексиканского залива уровень моря поднялся примерно на 8-9 дюймов с 1900 года, эффективно давая каждому урагану более высокую точку запуска для его нагона. Береговая защита, такая как морские стены и барьеры наводнения, может быть неадекватной для прогнозируемых высот нагона будущих ураганов.

Влияние на экосистемы

Более сильные ураганы разрушают естественные среды обитания: коралловые рифы разрушаются волновыми действиями, прибрежные водно-болотные угодья разрушаются, а леса на штормовых дорожках страдают от широко распространенного выброса ветра. Потеря мангровых зарослей и соляных болот — естественных буферов против штормовых нагонов — оставляет береговые линии еще более уязвимыми. Вторжение соленой воды от штормовых нагонов может загрязнить пресноводные водоносные горизонты и убить растительность в устьях. После сильных ураганов могут потребоваться годы для восстановления экосистем, причем некоторые изменения являются постоянными. Например, повторные удары крупных ураганов могут превратить барьерные острова из лесных экосистем в открытый пляж или болото, изменяя экологические услуги, которые они предоставляют.

Экономические издержки и социальное перемещение

Финансовые потери от все более серьезных ураганов выходят за рамки ущерба имуществу. Перебои в работе предприятий, перебои в цепочке поставок, потери урожая и расходы на здравоохранение растут. Страховые премии в районах, подверженных ураганам, резко выросли, и некоторые частные страховщики уходят с рынков с высоким риском, таких как прибрежная Флорида и Луизиана, оставляя домовладельцев с меньшими доступными вариантами. Федеральные расходы на помощь при стихийных бедствиях также увеличиваются. Кроме того, ураганы могут привести к долгосрочному перемещению населения - после ураганов Катрина и Мария, сотни тысяч людей никогда не возвращались в свои первоначальные дома. По мере того, как ураганы становятся более серьезными, риск миграции, вызванной климатом, растет, особенно в небольших островных развивающихся государствах и низменных прибрежных регионах, таких как побережье Мексиканского залива Соединенных Штатов.

Здоровье человека и общественная безопасность

Прямые смертельные случаи от ветра и штормового нагона остаются основной проблемой, но косвенные последствия для здоровья также значительны. Наводнение может привести к заболеваниям, передаваемым через воду, и респираторным проблемам, связанным с плесенью. Отключения электроэнергии нарушают медицинские услуги, охлаждение лекарств и доступ к чистой воде. Последствия для психического здоровья, такие как посттравматическое стрессовое расстройство и беспокойство, влияют на выживших долго после шторма. Реагирующие на чрезвычайные ситуации лица сталкиваются с повышенной опасностью, а работники восстановления подвергаются риску от опасностей, таких как сбитые линии электропередач и нестабильные структуры. Влияние потепления климата на ураганы, таким образом, имеет каскадные последствия для здоровья.

Стратегии адаптации и смягчения

Учитывая тесную связь между изменением климата и серьезностью ураганов, снижение уязвимости требует двойного подхода: смягчение последствий будущих изменений климата путем сокращения выбросов парниковых газов и адаптация к уже наблюдаемому увеличению интенсивности штормов. Следующие стратегии имеют решающее значение, особенно для жителей и политиков в прибрежных и подверженных ураганам районах.

Укрепление строительных кодексов и инфраструктуры

Принятие и обеспечение соблюдения современных строительных норм, которые учитывают более высокие скорости ветра и риски наводнений, является одним из наиболее эффективных способов уменьшения ущерба. Это включает в себя необходимость создания ударопрочных окон, усиленных крыш, повышенных конструкций в зонах наводнений и использование материалов, которые могут выдерживать экстремальные условия. Также необходимо модернизировать существующие здания, особенно критическую инфраструктуру, такую как больницы, центры реагирования на чрезвычайные ситуации и подстанции. Некоторые общины инвестируют в морские стены, дамбы и барьеры штормового нагона, хотя они дороги и могут обеспечить лишь ограниченную защиту от самых тяжелых событий.

Улучшение прогнозирования ураганов и коммуникации

Достижения в области спутникового мониторинга, разведки самолетов и компьютерного моделирования улучшили прогнозы ураганных трасс, но прогнозирование интенсивности - особенно быстрая интенсификация - остается проблемой. Инвестирование в исследовательские и наблюдательные сети жизненно важно. В то же время, четкое, последовательное и своевременное сообщение о рисках для общественности имеет решающее значение. Менеджеры по чрезвычайным ситуациям должны передать повышенную опасность наводнений и всплесков, которые сопровождаются изменением климата, используя простую графику и повторные сообщения, чтобы жители понимали и действовали по предупреждениям.

Экосистемная адаптация

Решения на основе природы могут помочь уменьшить воздействие ураганов. Восстановление и сохранение мангровых зарослей, солончаков, коралловых рифов и устричных пластов обеспечивает естественные буферы, которые поглощают энергию волн и уменьшают штормовой нагон. Во многих случаях эти экосистемы более рентабельны, чем серая инфраструктура, и предлагают сопутствующие выгоды, такие как поглощение углерода, среда обитания рыболовства и возможности для отдыха. Прибрежные сообщества все чаще включают «зеленую инфраструктуру» в свои планы адаптации к климату. Например, восстановление дюн и пляжной растительности может помочь защитить от штормового нагона, в то время как улучшенное управление водно-болотными угодьями может уменьшить внутреннее наводнение.

Сокращение выбросов парниковых газов

В конечном счете, замедление долгосрочной тенденции в серьезности ураганов требует устранения его первопричины: глобальное потепление от сжигания ископаемого топлива, обезлесения и промышленных процессов. Переход к возобновляемым источникам энергии, повышение энергоэффективности, электрификация транспорта и содействие устойчивому землепользованию являются основными способами сокращения выбросов. Международные соглашения, такие как Парижское соглашение, направлены на ограничение глобального потепления до 1,5 ° C выше доиндустриального уровня, что значительно снизит прогнозируемое увеличение интенсивности ураганов. Однако, даже если выбросы резко сокращаются, инерция в климатической системе означает, что некоторые дополнительные потепления и более сильные ураганы уже заперты в течение ближайших десятилетий.

Планирование устойчивости сообщества

Местные органы власти должны интегрировать прогнозы климата в планирование землепользования, препятствуя новому развитию в зонах высокого риска наводнений и обеспечивая, чтобы новое строительство учитывало будущие условия. Законы о зонировании, неудачи в строительстве и управляемый отход от наиболее уязвимых береговых линий могут быть необходимы в некоторых областях. Социальная устойчивость - обеспечение того, что общины имеют сильные социальные сети, экономическое разнообразие и доступ к ресурсам - может помочь людям быстрее восстановиться после катастрофы. Программы, которые обеспечивают финансовую помощь для модернизации домов, создания общинных аварийных приютов и поддержки служб психического здоровья - все это является частью всеобъемлющей стратегии устойчивости.

Будущие прогнозы: что ждет впереди

Если выбросы парниковых газов продолжатся нынешними темпами, ученые прогнозируют мир с более серьезными ураганами. К концу века глобальная средняя интенсивность ураганов может увеличиться на 2-11%, причем большая доля достигнет 4 или 5 категории. Скорость осадков в пределах 100 км от центра шторма может увеличиться на 10-20%, а потенциальная разрушительность - измеряемая индексом рассеивания энергии - может удвоиться или даже больше в некоторых бассейнах. Кроме того, географический диапазон ураганов может расшириться в сторону полюса, что приведет к рискам для таких регионов, как северо-восточные Соединенные Штаты, Европа и части Азии, которые исторически были менее затронуты. Сочетание всех этих факторов указывает на будущее, где каждый ураган представляет большую угрозу для жизни и имущества.

Однако масштабы будущих изменений в значительной степени зависят от пути выбросов. В соответствии со сценарием с низким уровнем выбросов, соответствующим целям Парижского соглашения, увеличение интенсивности ураганов и количества осадков будет гораздо более ограниченным, а риск быстрой интенсификации может стабилизироваться. Это подчеркивает важность немедленных и решительных действий по сокращению выбросов. Для более подробных прогнозов см. Шестой оценочный доклад МГЭИК, глава 11: Погода и экстремальные климатические события .

Заключение

Доказательства убедительны: изменение климата делает ураганы более опасными. Более теплые океаны, повышенная атмосферная влажность и более высокий уровень моря усиливают интенсивность, количество осадков и штормовой нагон этих штормов. В то время как естественная изменчивость по-прежнему играет роль, тенденция к росту доли крупных ураганов согласуется с научными ожиданиями и не может быть объяснена без учета антропогенного потепления. Воздействие на жизнь, экономику, экосистемы и сообщества уже ощущается и будет ухудшаться при продолжающихся выбросах.

Адаптация к этим новым реалиям требует срочных действий: улучшение строительных стандартов, улучшение прогнозирования, восстановление экосистем и сокращение выбросов. Одной меры недостаточно, но вместе они могут снизить риск и повысить устойчивость. Для жителей прибрежных районов и политиков понимание связи между изменением климата и ураганами - это не просто академическое упражнение - это основа для подготовки к будущему, где каждый сезон ураганов может принести более мощные штормы. Выбор, сделанный сегодня, определит тяжесть штормов, с которыми столкнутся наши дети и внуки.

Для дальнейшего чтения см. раздел Национальной оценки климата по экстремальным штормам и заявление Всемирной метеорологической организации о тропических циклонах и изменении климата .