Организованные мегаштормы скоро могут изменить сезоны дождей в тропиках 

Фото из открытых источников

Это называется изменением климата, потому что речь идёт не просто о повышении температуры или засухе, похолодании или повышенной влажности. Речь идёт об усилении и зачастую непредсказуемой изменчивости погодных явлений, формирующих климат.

Замечательная климатическая стабильность последних 10 000 лет является одним из главных факторов роста и процветания человеческих цивилизаций, но сейчас мы движемся в совершенно иной мир.

Понимание того, что новый мир важен как никогда, имеет значение для фермеров, местных лидеров, авиадиспетчеров и сотен других профессий, которые были подготовлены к предсказуемому климату, которого больше нет, и зависели от него.

Прекрасный пример: понимание того, как мезомасштабные конвективные системы (МКС) усиливаются по мере потепления планеты. 

Мембраноцентрические конвективные системы (МКС) — это обширные скопления грозовых облаков, которые могут простираться на сотни километров и сохраняться в течение нескольких часов. В некоторых регионах они вызывают более половины тропических осадков и являются причиной многих интенсивных ливней, включая проливные дожди, которые приводят к разрушительным внезапным наводнениям.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience, ученые из Китая и США использовали климатическую модель высокого разрешения, разработанную для более реалистичного моделирования этих организованных штормов, чем это позволяют традиционные климатические модели.

Они обнаружили, что при высоком уровне глобального потепления сезонный цикл осадков, образующихся в результате мезомасштабных конвективных систем, резко изменился: штормы, формирующиеся на 10-15 дней позже и после этого периода накопления осадков, стали примерно на 38-45 процентов интенсивнее.

Маловероятно, что эти изменения произойдут; стремительный сдвиг в наших энергетических системах, которые все чаще используют возобновляемые источники энергии вместо ископаемого топлива, сделал наихудший сценарий потепления, используемый в подобных симуляциях, неправдоподобным.

Однако полученные результаты служат важным предупреждением об экстремальных погодных явлениях, вызванных изменением климата, которые могут оказывать большее влияние на местное население, чем общее количество тропических осадков.

Мезомасштабные ливневые дожди вызывают экстремальные и часто смертоносные осадки, сильные ветры и наводнения.

«Например, вызванное мезомасштабным конвективным системам наводнением в Сахеле в 2020 году в Африке затронуло более 2 миллионов человек, разрушило почти 200 000 домов и привело к 417 смертям в 18 странах», — пишут исследователи.

Во многих тропических регионах время и интенсивность сезона дождей определяют доступность воды, сроки сельскохозяйственных работ (посадки и сбора урожая) и риск наводнений.

Если большая часть годовых осадков выпадает в более короткий и поздний период, и при этом большая часть выпадает в виде сильных ливней, последствия могут быть совершенно иными, чем простое распределение небольшого количества осадков в течение года.

Понимание того, как изменение климата влияет на мезомасштабные конвективные системы, может иметь «глубокие последствия», по мнению исследователей, включая последствия, от которых зависит жизнь. 

«Эти результаты показывают, что организованная конвекция является основным путем, посредством которого потепление изменяет сезонность тропических осадков, влияя на время и интенсивность гидроклиматических рисков», — пишут они.

В ходе исследования ученые разделили тропики на Северные и Южные тропики и провели парные 10-летние симуляции: одна представляла исторические условия, а другая использовала сценарий сильного потепления. 

Они рассмотрели два показателя интенсивности шторма: конвективную доступную потенциальную энергию (CAPE) и конвективное торможение (CIN).

Максимальное значение CAPE увеличилось примерно на 35-40 процентов, что указывает на «больший запас конвективной энергии в сезон дождей», а максимальное значение CIN усилилось примерно на 90-130 процентов, «что указывает на более сильное подавление, которое может способствовать более интенсивным явлениям после запуска конвекции», — объясняют исследователи.

Причиной изменения сезона дождей была названа частота их возникновения: в северных тропиках в начале сезона, особенно до августа, наблюдалось меньше мезомасштабных конвективных систем.

Это означает, что повышение влажности атмосферы не приводит к выпадению такого количества осадков в начале сезона, как могло бы быть в противном случае.

Однако позже в сезоне изменения частоты осадков становятся менее значительными, что позволяет дополнительной влаге вызывать больше дождей, когда начнётся сезон дождей.

Исследователи связывают это изменение с ячейками Хадли — огромной системой атмосферной циркуляции, которая перемещает тепло и влагу между тропиками и субтропиками. 

По мере потепления климата атмосфера приобретает большую эффективную теплоемкость – иными словами, ей требуется больше времени для реакции на сезонные изменения.

Увеличение «энергетической инерции» замедляет сезонную миграцию ячеек Хадли и задерживает обратный перенос энергии между полушариями. Поэтому восходящая ветвь циркуляции смещается на более позднее время, что также сдвигает пик осадков на более поздний срок.

Но когда дождь всё-таки начинается, он становится гораздо сильнее.

Исследователи отмечают, что одно и то же количество годовых осадков может иметь совершенно разные последствия в зависимости от того, выпадают ли они в виде интенсивных, организованных ливней или в виде более слабых осадков, распределенных на более длительный период.

Это важная работа, поскольку, как отмечают авторы исследования, большинство современных прогнозов основаны на климатических моделях с «низким разрешением», которые не могут адекватно моделировать штормовые системы МСК.

Представленные здесь новые модели прогнозируют события только на 10 лет вперед, поскольку используемые компьютерные модели высокого разрешения требуют значительных вычислительных ресурсов.

Исследователи использовали двухмерную модель с высоким разрешением облаков, которая не может охватить все аспекты трехмерных штормов, но добавляет исключительную реалистичность климатическим прогнозам, что делает ее значительным шагом вперед.

Для уточнения региональной картины по-прежнему необходимы дополнительные симуляции, созданные на основе различных климатических моделей с использованием нескольких сценариев потепления.

Исследователи также подчеркивают, что использованный ими сценарий сильного потепления следует рассматривать «как эксперимент по оценке чувствительности к сильному потеплению», а не как предсказание наиболее вероятного будущего.

Тем не менее, исследование подчеркивает то, что климатическим моделям исторически было трудно отразить: погодные системы, которые фактически приносят дождь. 

По мере потепления планеты эти системы могут менять не только количество осадков в тропиках, но и время их выпадения, что может помочь человечеству лучше планировать свою жизнь в условиях меняющегося мира.