Næste generations modeller afslører klimaændringseffekt på orkaner

Mens indbyggere i Caribien forsøger at samle deres liv efter at være blevet ramt af to kraftige orkaner på fjorten dage, forskere arbejder på at finde ud af, om stormene Irma og Maria er tegn på, hvad der kan komme, når klimaet ændrer sig.

Forbindelsen mellem klimaændringer og tropiske orkaner er glat. Mens videnskabsmænd bredt forstår den naturlige mekanik, der driver disse cykloniske storme, præcist at forudsige, hvad der kan ske på en opvarmende planet, er langt sværere.

Nogle klimamodeller - der kører på supercomputere, der simulerer jordens fysiske systemer for at forudsige ændringer i fremtiden - afslører en fremtid, hvor der kan være færre orkaner og tyfoner, men dem, der forekommer, kunne være mere kraftfulde. Anden forskning tyder på, at frekvensen ikke vil ændre sig, mens der er undersøgelser, der indikerer, at tropiske cykloner vil blive mere almindelige og mere intense.

For nationer på vejen for ødelæggende orkaner, denne usikkerhed giver alvorlige dilemmaer for, hvordan man bedst forbereder sig på fremtiden. Skulle de investere milliarder i stormsikker infrastruktur for at beskytte deres borgere, eller overlade de mest sårbare samfund til skæbnen? Vil mere skade blive forårsaget af oversvømmelser eller højhastighedsvind? Er deres større byer sandsynligvis udsat for større risiko?

I kølvandet på orkanen Irma, den kraftigste storm i Atlanterhavet i historien, og orkanen Maria, endnu en storm, der er rangeret som den kraftigste kategori 5, mange henvender sig til videnskabsmænd for at give dem svar.

Et større EU-finansieret projekt kunne hjælpe med at skaffe dem. PRIMAVERA-projektet producerer en ny generation af højopløselige klimamodeller, der vil undersøge, hvordan havene og atmosfæren vil reagere i løbet af de næste 30 år.

Det vil kombinere resultaterne af syv forskellige modeller, som vil blive kørt side om side, alle forsøger at besvare de samme spørgsmål. En af disse vil være, hvordan global opvarmning sandsynligvis vil ændre forholdet mellem Atlanterhavet og storme, der dannes over det.

"De klimamodeller, vi udvikler, har en meget højere opløsning end dem, vi bruger i øjeblikket, sagde Louis-Philippe Caron, en forsker ved Barcelona Supercomputing Center i Spanien, der deltager i PRIMAVERA. "Denne næste generation af modeller bør have den slags opløsning, hvor vi kan simulere strukturen af ​​stormene med en mere realistisk størrelse og intensitet."

Orkaner dannes på grund af et komplekst samspil mellem havet og atmosfæren.

Nuværende klimamodeller er i stand til at simulere virkningerne af havet og atmosfæren i en opløsning typisk mellem 50 og 100 kilometer, men på denne slags niveau er det svært at kopiere mange af de forhold, der bestemmer orkanernes størrelse og intensitet.

Et andet problem er at sammenligne nuværende modeller - de har en tendens til at bruge forskellige dataeksperimentelle tilgange og forskellige analysetilgange, hvilket gør dem svære at sammenligne.

I PRIMAVERA, forskere forsøger at udvikle syv næste generations klimamodeller, der kan kopiere forholdene i både havet og atmosfæren, og nogle opnår en opløsning på 15 kilometer. Modellerne vil simulere observationerne over en 100-årig periode mellem 1950 og 2050, indsamling af atmosfæriske data for hver tredje time.

'Simuleringerne, vi producerer, vil være meget mere realistiske, og vi vil være i stand til at sammenligne dem med de virkelige observationer, vi har fra den seneste tid, sagde Caron. En enkelt simulering af EU's jordmodel fra Europa-Kommissionen, der udvikles på Barcelona Supercomputing Center som en del af PRIMAVERA-projektet, vil producere omkring 150 terabyte data.

'Mængden af ​​data, vi vil producere, er enorm, tilføjede Caron. "Men da vi vil have mange højopløsningsmodeller, alle laver det samme eksperiment og bliver analyseret sammen, hvis vi ser dem producere de samme resultater, vi kan begynde at besvare nogle af de store spørgsmål om orkaner. Derfor er dette projekt ret spændende.'

Disse spørgsmål omfatter, hvor mange storme der kan forekomme, når klimaet ændrer sig, men også den indvirkning, klimaændringer vil have på stormens ødelæggelse, deres vindintensitet og den nedbør, de producerer.

Modellerne kan også være med til at afsløre, hvilken indflydelse orkaner vil have på Europa. Nogle orkaner kan rejse nordpå over Atlanten, forvandles til eks-tropiske cykloner, der derefter dumper store mængder regn over Europa, forårsager alvorlige oversvømmelser.

Men mange dele af Europa bliver ofte ramt af en anden type cyklon, der dannes over Middelhavet og kan blive påvirket af klimaændringer.

Medicin

'Middelhavet er et af brændpunkterne for dannelsen af ​​cykloner i verden, sagde Dr Emmanouil Flaounas, en meteorolog ved National Observatory of Athens i Grækenland, som forsker i disse storme i et EU-finansieret projekt kaldet ExMeCy. 'Det er en meget lille region, men har mange cykloner.'

Selvom det ikke er så kraftigt som tropiske cykloner, disse storme kan medføre kraftig nedbør og kraftig vind, forårsager milliarder af euro i skade i landene omkring Middelhavet.

Dr. Flaounas og hans kolleger har allerede vist, at i en 11-årig periode, 500 intense cykloner er ansvarlige for op til 40 % af den samlede nedbør i Middelhavet.

'Omkring en til tre gange om året, disse cykloner kan nå en intensitet sammenlignelig med en kategori 1-orkan, ' forklarede Dr Flaounas. 'De kan forårsage en masse skader og oversvømmelser.'

Disse ekstremt kraftige storme er kendt i den videnskabelige litteratur som 'medicanes' - et sammendrag af ordene 'Middelhavet' og 'orkaner'.

I modsætning til tropiske cykloner, imidlertid, medicin har en tendens til at dannes om vinteren og giver typisk kun regn i en dag eller to.

Men Dr. Flaounas' forskning viser også, at ikke alle lægemidler er skabt lige. Mens nogle af de mest kraftfulde bringer intens nedbør, der er andre intense lægemidler, der overhovedet genererer lidt regn.

'Nogle meget stærke cykloner kan give meget svag nedbør i deres modne fase, sagde Dr Flaounas. 'Det ser ud til at være ret unikt for Middelhavet.'

Han har fremhævet, at to forskellige atmosfæriske processer ser ud til at spille en rolle i at bestemme, om disse storme vil bringe kraftig regn eller ej.

Dem med intens nedbør er drevet af konvektion af vanddamp fra havet, meget som tropiske orkaner, men har også luftlag kendt som varme transportbånd, som typisk ses i de frontale vejrsystemer, der dannes ud for Storbritanniens vestkyst.

De mere tørre storme viser ikke mange tegn på nogen af ​​disse atmosfæriske processer.

'Ved at vide mere om detaljerne i disse processer og den indvirkning, de har på nedbør, kan vi hjælpe os med at forstå, hvad der vil ske i fremtiden, når klimaet ændrer sig, sagde Dr Flaounas.

Der er en vis bekymring for, at ændringer i klimaet allerede kan ændre adfærden af ​​middelhavsstorme.

I november 2011 blev det sydlige Frankrig ramt af en medicin så stor og kraftfuld, at den blev sporet af USA's National Oceanic and Atmospheric Administration. Andre nylige kraftige storme i november 2014 og oktober 2016 dannede også en kæmpe spiral, der var mere karakteristisk for tropiske storme.

'Hvis vi ser en stigning i havoverfladetemperaturen i Middelhavet, dette kan fremme dannelsen af ​​tropisk-lignende cykloner, sagde Dr Flaounas. 'I øjeblikket er der for meget usikkerhed til at vide. Men hvis vi kan forstå, hvad der forårsager forskelle i nedbøren i middelhavsstorme, det kan hjælpe os med at forudse, hvad der vil ske i fremtiden.

"Dette kan hjælpe med at sikre, at de rigtige afhjælpningsplaner er på plads, ' han sagde.