Naturlige klimamønstre skaber hot spots med hurtig havstigning

For amerikanere, der bor langs den østlige og Mexicanske Golfs kyster, slutningen af ​​2017 atlantiske orkansæson den 30. november var en lettelse. I år registrerede prognosemænd 17 navngivne storme, 10 af dem blev til orkaner. Seks var store orkaner (kategori 3 eller stærkere), og tre kom i land:Harvey i Texas, Irma i Caribien og Florida, og Maria i Caribien og Puerto Rico. Det var den dyreste sæson nogensinde, påføre mere end 200 milliarder USD i skader.

Mange forskere har fundet beviser for, at klimaændringer forstærker virkningerne af orkaner. For eksempel, flere undersøgelser netop offentliggjort i denne måned konkluderer, at menneskeskabte klimaændringer gjorde nedbøren under orkanen Harvey mere intens. Men klimaændringer er ikke den eneste faktor, der gør orkaner mere skadelige.

I en undersøgelse, vi var medforfatter sammen med vores kollega Jon Martin, vi viste, at to konvergerende naturlige klimaprocesser skabte et "hot spot" fra Cape Hatteras, North Carolina til Miami, hvor havniveauet steg seks gange hurtigere end det globale gennemsnit mellem 2011 og 2015. Vi viste også, at sådanne hot spots er opstået andre steder langs den østlige kyst i løbet af det sidste århundrede. Nu ser vi tegn på, at man er ved at udvikle sig i Texas og Louisiana, hvor det sandsynligvis forstærkede oversvømmelser under Harvey - og kunne gøre fremtidige kyststorme mere skadelige.

Løsning af et saltholdighedspuslespil

Vores arbejde startede, da Jon Martin viste en af ​​os (Arnoldo) saltholdighedsdata fra vand fanget mellem sedimenter langs gulvet i Indian River Lagoon i det østlige Central Florida. Her grundvand med nul saltholdighedspuljer langs kysten bag flere barriereøer. Jon og hans forskerhold analyserede ændringer i vandkemi og fandt ud af, at saltindholdet var steget dramatisk i løbet af det foregående årti. Dette tydede på, at saltvand hurtigt trængte ind i lagunen.

Denne proces er typisk drevet af enten havniveaustigning eller mennesker, der pumper ferskvand fra undergrunden, eller en kombination af de to. Arnoldo konsulterede online data fra National Oceanic and Atmospheric Administration, og fandt ud af, at havniveaustigningen var accelereret hurtigt ved den nærliggende Trident Pier mellem 2011 og 2015. Mens det globale havniveau er steget med et gennemsnitligt tempo på omkring 1 fod pr. dette websted havde registreret en stigning på omkring 5 tommer på blot fem år.

Da Arnoldo delte denne opdagelse med Andrea, en international ekspert i tidligere havstigninger, hun var gulvbelagt. Disse rater var ti gange højere end de langsigtede havniveaustigninger langs Floridas kystlinje. Yderligere undersøgelser viste, at alle tidevandsmålere syd for Cape Hatteras viste en lignende stigning i samme periode. Dette rejste to spørgsmål:Var lignende hastigheder af hurtig havstigning tidligere blevet observeret i det sydøstlige USA? Og hvad var årsagen til denne midlertidige acceleration?

Konvergerende klimamønstre

Tidligere arbejde langs Atlanterhavskysten havde identificeret området nord for Cape Hatteras som sårbart over for accelererede havniveaustigninger, især i forbindelse med klimaændringer. Opvarmning af planeten forventes at svække Golfstrømmen, en kraftig Atlanterhavsstrøm, der trækker vand væk fra østkysten og fører det nordpå. At bremse Golfstrømmen efterlader mere vand på plads langs kysten, at hæve havniveauet.

Men denne mekanisme kunne ikke forklare et spring af denne størrelsesorden i havniveauet syd for Kap. En anden tidligere undersøgelse gav et yderligere fingerpeg. Den foreslog, at den nordatlantiske oscillation (NAO), et vippemønster i lufttrykket over forskellige områder af det nordlige Atlanterhav, kunne forklare skiftet i positionen af ​​kortsigtede variationer i havniveaustigningen.

Skift i NAO ændrer positionen af ​​jetstrømmen, vindmønstre og stormspor, som alle påvirker fordelingen af ​​vand i det nordatlantiske bassin. Ultimativt, de kumulative virkninger af NAO på havet bestemmer, om vandet vil hobe sig op nord eller syd for Cape Hatteras. Dermed, vand hobede sig fortrinsvis op nord for Cape Hatteras i perioden 2009-2010, og mod syd fra 2011 til 2015.

Denne NAO-relaterede mekanisme forklarede, hvor havniveauaccelerationer kan forekomme langs Atlanterhavskysten, men syntes ikke at forklare deres timing. Vi udfyldte de tomme felter ved at undersøge tidevandsmålinger over det sidste århundrede langs hele den amerikanske atlanterhavskyst. Denne gennemgang viste, at timingen af ​​kortsigtede havniveauaccelerationer, varer et til flere år, var korreleret med det akkumulerede signal fra et andet tilbagevendende klimamønster:El Niño Southern Oscillation, eller ENSO, som er resultatet af en oscillation af atmosfærisk tryk i det tropiske Stillehav-bassin.

Selvom ENSO forekommer i Stillehavet, dens virkninger breder sig over hele Nordamerika, ændre lufttemperaturer og vindregimer i det østlige USA. Disse ændringer i vindfordelingen kan påvirke vandtransporten i Nordatlanten, hvilket får det til at bygge op langs den amerikanske østkyst til tider. Andre videnskabsmænd har vist, at denne transport i sidste ende bestemmer tidspunktet for kortsigtede accelerationer i havniveaustigningen langs den amerikanske atlanterhavskyst.

Sammenfattende, vi fandt ud af, at kortsigtede accelerationer i havniveaustigningen gentagne gange er forekommet i løbet af det sidste århundrede, nogle gange forekommende syd for Kap Hatteras og nogle gange fokuseret nord for Kap. Disse hot spots kan overstige hastigheder på 4 tommer på fem år, og kan forekomme overalt langs den amerikanske atlanterhavskyst. De dannes, når de akkumulerede signaler fra ENSO og NAO konvergerer, fortrænge havvand mod kystlinjen.

Et wild card for kystoversvømmelser

Vores forskning har alvorlige konsekvenser for kystplanlæggere. Global opvarmning hæver havniveauet langs hele Atlanterhavskysten, og samfund bør forberede sig på det. Ud over, vores resultater viser, at havniveauet kan stige og falde omkring dette niveau med mere end 4 tommer over en femårig periode, på grund af variation i hav-atmosfære-interaktioner i Stillehavet og Atlanterhavets bassiner. Denne variation kan forekomme i løbet af fem til 10 år.

Disse hot spots forstærker sværhedsgraden af ​​kystoversvømmelser, der allerede forekommer fra storme og tidevand. Beboere mellem Charleston, South Carolina og Jacksonville, Florida – en strækning, hvor havniveauet er mindst 4 tommer (10 centimeter) højere nu, end de var i 2010 – har fundet ud af dette på den hårde måde.

Nu ser vi på data fra den Mexicanske Golf, hvor tidevandsstationer også viser vandstande, som typisk er højere end forudsagt. Stigningen langs Floridas Golfkyst er forbi sit højdepunkt, men Texas og Louisiana oplever stadig en acceleration i havniveaustigningen. Accelerationer i havniveaustigningen er svære at forudsige, og det er uklart, om de vil blive mere alvorlige med tiden. Men de gør det endnu mere presserende for kystsamfundene at tage havniveaustigningen alvorligt i dag.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.