Передбачати швидке посилення ураганів надзвичайно складно. Аналіз градієнтів температури поверхні моря може допомогти.
Ураган Каріна, циклон 4-ї категорії, що вирує над східною частиною Тихого океану, ще до недавнього часу був лише тропічною депресією. Але в неділю він стрімко посилився, перетворившись на потужний ураган за лічені години.
На щастя, синоптики не очікують, що Каріна безпосередньо вийде на сушу. Однак дослідження показують, що зміна клімату збільшує ризик швидкого посилення циклонів, одночасно змушуючи шторми досягати максимальної сили ближче до суші. Це становить серйозний ризик для прибережних громад, оскільки швидке посилення надзвичайно важко прогнозувати. Це значною мірою пов’язано зі складними взаємодіями між океаном, атмосферою та центром циклону, які моделі насилу можуть охопити одночасно.
Однак нове дослідження виявило один фактор, який може слугувати ранньою попереджувальною ознакою швидкого посилення. Результати, опубліковані в понеділок у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, показують, що горизонтальні градієнти температури поверхні моря (SSTG) відіграють ключову роль у посиленні циклону і можуть допомогти синоптикам визначити, чи шторм, ймовірно, посилиться.
“Ми розглядаємо SSTG не як окремий провісник, а радше як додатковий океанічний сигнал, який може доповнити існуючі інструменти прогнозування і який поки що недостатньо представлений у багатьох операційних системах”, – повідомив Gizmodo у електронному листі співавтор дослідження Чженгуан Чжан з Океанічного університету Китаю.
Слабші градієнти призводять до сильніших штормів
Тепла вода океану є основним джерелом енергії для тропічних циклонів. Загалом, чим вища температура поверхні моря під штормом, тим імовірніше, що він організується і посилиться.
“У цьому сенсі океан виступає як резервуар палива для тропічного циклону”, – пояснив Чжан. “Якщо поверхня океану значно охолоджується під час проходження шторму, постачання енергії зменшується, що може уповільнити або обмежити подальше посилення”.
Океан сильно стратифікований: холодна, щільна вода лежить під теплою, менш щільною водою біля поверхні. Потужні вітри тропічних циклонів перемішують ці шари, що охолоджує поверхню та зменшує кількість енергії, доступної для шторму. Таким чином, циклони самостійно обмежують своє посилення, але вплив горизонтальних градієнтів температури на поверхні на посилення досі був недостатньо вивчений.
“Градієнт температури поверхні моря просто описує, наскільки швидко змінюється температура океану на горизонтальній відстані”, – пояснив Чжан. “Наприклад, якщо відносно тепла та холодна вода розділені лише кількома кілометрами, градієнт температури є сильним. Якщо температура змінюється незначно на тій самій відстані, градієнт слабкий”.
Він та його колеги проаналізували дані про тропічні циклони, що відбулися по всьому світу між 2003 і 2022 роками. Використовуючи супутникові вимірювання температури поверхні моря з кілометровою роздільною здатністю, вони виміряли горизонтальні градієнти за кілька днів до того, як тропічний циклон пройшов над певною ділянкою океану, і порівняли їх з обсягом охолодження поверхні, спричиненим циклоном, а також з подальшою зміною сили циклону.
Результати вказали на потенційний сигнал: слабкі горизонтальні SSTG, схоже, зменшують охолоджувальний ефект шторму, тим самим сприяючи посиленню циклону. Дійсно, тропічні циклони, що розвивалися над слабкими SSTG, досягали сили до 40% вище, ніж ті, що розвивалися над сильними градієнтами, а близько 70% найсильніших епізодів швидкого посилення відбувалися за умов слабких довоєнних SSTG.
Високороздільна супутникова техніка може виявляти SSTG з кілометровою роздільною здатністю за кілька днів до прибуття циклону, надаючи інформацію про те, наскільки ймовірно охолодження океану під штормом, і, відповідно, про потенціал швидкого посилення шторму.
“Звісно, SSTG – це лише частина загальної картини”, – уточнив Чжан. “Атмосферні умови, вміст тепла у верхніх шарах океану, вертикальний зсув вітру, вологість та багато інших факторів залишаються критично важливими для швидкого посилення”.
Більше швидкого посилення на горизонті?
Ще одним ключовим висновком цього дослідження є те, що SSTG у регіонах, де утворюються тропічні циклони, зменшилися приблизно на 10% за десятиліття з 1993 року. Це тривожно, оскільки це, ймовірно, призведе до збільшення кількості епізодів швидкого посилення в майбутньому.
Хоча причина цієї тенденції залишається неясною, Чжан припускає, що вона може бути пов’язана з глобальним потеплінням. “Оскільки тропічний океан нагрівається, температура поверхні моря в різних регіонах може ставати більш подібною”, – пояснив він. “Найтепліші води можуть бути відносно обмежені сильним випаровуванням та атмосферною конвекцією, тоді як навколишні холодніші води продовжують нагріватися, зменшуючи температурний контраст між регіонами”.
“Зміни в великомасштабній океанічній циркуляції, стратифікації, мезомасштабній активності та атмосферному впливі також можуть сприяти цьому”, – додав він.
З’ясування причин цього вимагатиме подальших досліджень, але Чжан та його колеги явно виявили важливу силу, що впливає на посилення циклонів. Оскільки зміна клімату робить ці шторми ще небезпечнішими, розплутування складної мережі факторів, що спричиняють їх стрімке зростання, стає все більш нагальним.