piatok, 22. novembra 2013

Vraj prichádza nová ľadová doba

Je ďalšia doba ľadová na spadnutie? Áno, ale možno tak o 50 tisíc rokov, nie skôr!

Poznáme to všetci. Takmer vždy po nejakom výraznejšom ochladení, či akomkoľvek náznaku teplotne podpriemernej alebo podnormálnej zimy, nás média poctivo a neúnavne masírujú poplašnými správami o príchode ďalšej ľadovej doby, ktorú by mala údajne spôsobiť nezvyčajne nízka aktivita Slnka. Niektorí to ale ženú ešte ďalej a tvrdia, že obdobie veľkého chladu príde už niekedy v priebehu budúceho roku. Všimnite si pritom, že všetky správy tohto typu sú schválne formulované tak, že ľadová doba príde vždy „budúci rok“ (nezávisle od toho, v ktorom roku správa vyšla). A keďže nikto nechce medzi poctivými občanmi vyvolávať paniku, väčšinou to v duchu minimalizmu skončí pri tom, že to asi nebude veľká, ale skôr len malá ľadová doba. O detailoch príčin, ale aj reálnosti príchodu dlhšieho obdobia chladnej klímy už väčšinou média mlčia. Veď komu by sa aj chcelo vysvetľovať zdĺhavé teórie o tom, za akých podmienok môžu niekde na severe klesať teploty a rásť ľadovce, prípadne dávať do nejakej kauzálnej súvislosti so silou Golfského prúdu, topením Grónska či dokonca intenzitou slnečného žiarenia.



Osobne to vnímam tak, že tieto správy, nezakladajúce sa v žiadnom prípade na odborných argumentoch, majú za cieľ len jedno: zmiasť ľudí zbytočným a nepravdivým informačným balastom, ktorého hodnovernosť si preverí možno len jeden človek z tisíca, a odpútať pozornosť od vážnejších a akútnejších „klimatologických“ tém. Po zhliadnutí nasledujúcej prednášky, ktorej videozáznam dostupný na stránkach Národného centra pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti, si môžte každopádne na tento problém vytvoriť vlastný názor. Len na okraj pripomínam, že prednáška sa uskutočnila 17. septembra 2013 v budove CVTI SR za hojnej účasti študentov bratislavských gymnázií.

Pre tých menej trpezlivých (keďže celá prednáška trvala viac ako jednu hodinu), môžem už teraz prezradiť, že okrem obligátneho teoretického úvodu k štúdiu historických zmien klímy a prejavov súčasnej klimatickej zmeny, v druhej časti prednášky rozoberám dva, zrejme najdôležitejšie faktory, ktoré by k ochladeniu, či už globálnemu alebo regionálnemu (euro-atlantický priestor), mohli významnou mierou prispieť: príchod ďalšieho „Maunderovho minima“ slnečnej aktivity a kolaps termo-halinnej oceánskej cirkulácie v priestore severného Atlantiku. V úplnom závere sa venujem aj predpokladom príchodu ďalšej „veľkej“ ľadovej doby.

Tu je ešte stručná anotácia k prednáške:
Aktivitu našej domovskej hviezdy síce ďaleko do budúcnosti predpovedať nedokážeme, no existuje len veľmi malá pravdepodobnosť, že ďalšie maximum slnečnej aktivity okolo roku 2022-3 nepríde. V prípade, že by k tomu nakoniec aj došlo a nízka aktivita Slnka by pretrvala niekoľko desaťročí, našu planétu by to nijak zvlášť neochladilo. Ak niekto dokonca očakáva, že by to pomohlo vykompenzovať otepľujúci účinok skleníkových plynov a zvrátilo tak smer klimatickej zmeny, dotyčného celkom určite sklamem. Globálna teplota by ani v prípade dlhšieho obdobia pokojného Slnka, podobného tomu zo 17. storočia a nápadne sa prekrývajúceho s tzv. "Malou dobou ľadovou", nepoklesla o viac ako 0,3 °C. A to ani za predpokladu, že by došlo k veľkým sopečným erupciám. Porovnajte si to teraz s tým o koľko sa Zem oteplila doteraz (+0,89 °C, podľa AR5) a o koľko by sa mohlo otepliť do konca 21. storočia (stredná odhad +3 °C). A pokiaľ ide o dobu ľadovú, ktorá skončila pred 10 tisíc rokmi, jej spúšťačom nebude určite Slnko, ale naopak naša planéta. Stačí, aby došlo len k malej zmene jej obežnej dráhy a ochladeniu severnej pologule v lete, a ľadovce v severnej Kanade, Grónsku a v Arktída sa začnú opäť zväčšovať. Dnes ale vieme, že k tomu nedôjde skôr ako za 10-50 tisíc rokov a ak bude človek aj naďalej využívať fosílne palivá ako doposiaľ, je celkom možné, že k tomu nedôjde ani za 130 tisíc rokov.

štvrtok, 21. novembra 2013

Ozónová vrstva nad Arktídou a klimatická zmena

Globálne otepľovanie a antropogénne emisie skleníkových plynov oneskorujú obnovu ozónovej vrstvy

Arktída a jej ekosystém má pre režim počasia a klímy v Európy nesmierny, no dodnes ešte nie celkom pochopený a „docenený“ význam. V súčasnosti už vieme, že tento odľahlý kút sveta prekonáva v posledných desaťročiach zásadné a veľmi komplexné zmeny, ktoré sú podmienené predovšetkým rýchlou zmenou klímy v tomto regióne. V priebehu posledných troch dekád (od roku 1980) sa oblasť Arktídy otepľuje v dôsledku antropogénne zosilneného skleníkového efektu atmosféry, ako aj silnejúcich spätných väzieb zo strany atmosférickej cirkulácie a úbytku snehovej pokrývky a ľadu, približne 2 až 3-krát rýchlejšie ako zvyšok sveta. Rýchlosť otepľovania však nemá bezprostredný vplyv len na ďalší a stále rýchlejší ústup polárneho zaľadnenia v Grónsku či v oblasti Severného ľadového oceánu, alebo zmenu dynamiky a režimu cirkulácie vzduchu nad rozsiahlymi oblasťami severnej pologule, ale aj na teplotný režim stratosféry a stav ozónovej vrstvy nad Arktídou

Tento problém sa stal aktuálnejším najmä na začiatku roku 2011, kedy v priebehu februára a marca došlo k veľmi rýchlemu a svojim rozsahom aj bezprecedentnému poklesu koncentrácie stratosférického ozónu, ktorého dôsledky bolo možné sledovať v Európe a v Severnej Amerike ešte dva roky po tejto udalosti (v lete 2012). Ako možno vidieť aj v nasledujúcom dokumente, „The Arctic & the Ozone Layer: Stabilizing our environment and climate“, podporenom Svetovou meteorologickou organizáciou (WMO), za hlavnú príčinu masívneho úbytku ozónu nad severnou pologuľou možno označiť nielen abnormálne nízke teploty v spodnej stratosfére, ale aj pokles transportu ozónu z oblasti rovníka k severnému pólu, pravdepodobne vplyvom slabšej výškovej (stratosférickej) cirkulácie v predošlom období. Vedecký výskum v tejto oblasti však prináša aj čosi závažnejšie, a to, že uvedená anomália ani zďaleka nie je vecou náhody. Je prejavom dlhodobého ochladzovania spodnej stratosféry, ktoré je do veľkej miery podmienené silnejúcich skleníkovým efektom nižšie ležiacich troposférických vrstiev.


Video: Dokumentárny film „The Arctic & the Ozone Layer: Stabilizing our environment and climate“ prináša veľmi zrozumiteľným spôsobom vysvetlenie príčin náhleho poklesu koncentrácie stratosférického ozónu nad Arktídou v roku 2011 a jeho možné dôsledky na tunajší ekosystém (Zdroj)

Situácia v roku 2011
V priebehu marca 2011 zaznamenali pozemné a satelitné merania nad Arktídou výrazné zníženie množstva stratosférického ozónu (NASA Earth Observatory, Obr. 1 a 2). Nad niektorými regiónmi dosiahli jeho koncentrácie bezprecedentne nízku úroveň, keď v porovnaní s dlhodobým priemerom poklesli miestami až o 70 %. Jedna z najnižších hodnôt bola zaregistrovaná nad centrálnou Sibírou, a to 250 Dobsonovych jednotiek (DJ), čo je len 30 DJ nad úrovňou, kedy sa už toto zredukovanie ozónosféry označuje termínom „ozónová diera“ (Obr. 3). Hlavnú príčinu rýchlej deštrukcie ozónu, a to prevažne vo výške 18-23 km, možno vidieť v ešte stále vysokých koncentráciách chlórofluórokarbonových halogénov (CFCs), látok, ktoré likvidujú molekuly ozónu, a v nezvyčajne nízkych teplotách stratosféry, ktoré v priebehu februára a marca 2011 poklesli pod -78 °C (ako sme už uviedli aj vyššie, významnú úlohu zohral aj menší prenos ozónu z trópov smerom nad severný pól). 


Obr. 1: (vľavo) Koncentrácia ozónu v spodnej stratosfére (vo výške približne 20 km nad povrchom) na severnej pologuli v polovici marca 2011; (vpravo) koncentrácia oxidu chlórnatého (ClO) v rovnakom období (Zdroj)

Ako uvádza aj štúdia NASA, v niektorých oblastiach Arktídy obdobie s veľmi nízkymi teplota trvalo v priebehu zimy 2010/11 v priemere až o 30 dní dlhšie než je pre tieto oblasti normálne. Pri takýchto podmienkach sa za spoluúčasti slnečného žiarenia uvoľňujú zo zlúčenín CFCs molekuly chlóru a brómu, ktoré sú hlavnými katalyzátormi deštruktívnych reakcií vedúcich k mimoriadne rýchlej redukcii ozonosféry. Preto aj napriek tomu, že sa podarilo pomerne rýchlo zastaviť výrobu týchto látok zavedením Montreálskeho protokolu v roku 1987 (do roku 2008 poklesla koncentrácia CFCs o 3,8 %), obnovenie poškodenej ozónosféry na úroveň spred roku 1980 potrvá ešte niekoľko desaťročí. 


Obr. 2: (vľavo) Stav koncentrácie stratosférického ozónu 2. apríla 2011; (vpravo) teplota vzduchu v spodnej stratosfére v rovnakom období - biela izolínia označuje oblasť výskyt teploty -73 °C (200 K) (Zdroj)

Ozón – zázračná molekula
Takto nejako by sme mohli pomenovať molekulu, ktorá chráni už niekoľko stoviek miliónov rokov pozemský život pred zhubným vplyvom ultrafialového (UV) žiarenia. Väčšia časť ozónu, tejto trojatómovej molekuly kyslíka (O3), sa vyskytuje v spodnej stratosfére vo výškach od 20 do 30 km (táto časť stratosféry sa tiež nazýva ozónosféra). Jeho absolútne množstvo je však v zemskej atmosfére natoľko minoritné, že vrstva všetkých molekúl O3 rovnomerne rozložená po celom povrchu Zeme by pri priemernom tlaku vzduchu 1013-5 hPa nebola hrubšia ako 3 mm (300 DJ). 

Môžeme si to predstaviť aj tak, že na miliardu molekúl vzduchu pripadne v ozónosfére len niekoľko tisíc molekúl O3 (pri zemskom povrchu je to len 20-100 molekúl O3). Až pri týchto číslach si človek skutočne uvedomí úžasnú schopnosť ozónu absorbovať aj pri takto nízkych koncentráciách až 99 % UV žiarenia. Len na okraj možno uviesť, že každé zníženie koncentrácie O3 o 1 % vedie k nárastu UV indexu o 2 %. Preto len nepatrný pokles množstva O3 v stratosfére má za následok výrazný nárast výskytu rakoviny kože. Priestorové rozloženie O3 nie je na Zemi ani zďaleka rovnomerné.


Obr. 3: Ako ohraničenie „ozónovej diery“ (ozone hole) sa zvykne používať hodnota 220 DJ (Zdroj)

Najnižšie koncentrácie dosahuje celoročne v stratosfére tropických oblastí (okolo 300-350 DJ), kde však paradoxne vzniká vplyvom intenzívneho UV žiarenia najviac ozónu. Prúdenie vzduchu v stratosfére však väčšiu časť tohto plynu transportuje do miernych a vysokých zemepisných šírok, kde jeho koncentrácie dosahujú planetárne maximum (aj vyše 500 DJ).

Ozónová diera aj nad Európou?
Od polovice 80. rokov bolo nad južným pólom každoročne na konci antarktickej zimy (august-september, Obr. 5) zaznamenané zredukovanie ozónosféry, a to niekedy aj pod 100 DJ (minimum 73 DJ dňa 30.6.1994). Aj keď sa vedcom v priebehu veľmi krátkeho obdobia podarilo odhaliť pravého vinníka tohto problému a dosiahnuť zákaz výroby CFCs halogénov, ozónová diera nad Antarktídou neustále rástla až do druhej polovice 90. rokov, kedy sa jej maximálna plocha viac-menej stabilizovala na hodnote 25 mil. km2 (takmer dvojnásobná rozloha Antarktídy, maximum 29,9 mil. km2 dňa 9.9.2000). Prečo sa ale ozónová diera vyskytuje len v oblasti južného pólu a nie niekde inde, keď vieme, že CFCs sú už rovnomerne rozptýlené po celej Zemi? 


Obr. 4: Polárne stratosférické oblaky (PSCs) sa vyskytujú len pri teplotách nižších ako -78 °C (Zdroj: Wikipedia)

Odpoveď je pomerne jednoduchá. Spôsobené je to špecifickými meteorologickými podmienkami, predovšetkým mimoriadne nízkymi teplotami spodnej stratosféry na konci antarktickej zimy, ktoré klesajú až k -90 °C. Pri teplotách nižších ako -78 °C vznikajú vhodné podmienky pre tvorbu tzv. stratosférických polárnych oblakov (PSCs, Obr. 4), na aerosóloch ktorých dochádza vplyvom intenzívneho UV žiarenia k rozbíjaniu molekúl CFCs, z ktorých sa uvoľňuje veľmi reaktívny chlór (Cl) alebo bróm (Br), prípadne ešte reaktívnejší oxid chlórnatý (ClO). Tieto látky dokážu na seba viazať z molekuly O3 jeden atóm kyslíka – ako jeden z „odpadných“ produktov vzniká jedna molekula kyslíka (O2). Efektívnosť týchto reakcií je pritom až ohromujúca. Jediná molekula chlóru dokáže zničiť niekoľko desiatok tisíc molekúl ozónu a samotné zlúčeniny CFCs môžu zotrvať v stratosfére až 100 rokov. K tejto situácii dochádza len v jarnom období príslušnej pologule, kedy po predchádzajúcej zime sú teploty dostatočne nízke a Slnko pri svojom návrate po polárnej noci začína ovplyvňovať stratosférické vrstvy. 

Stratosféra nad Arktídou nie je tak chladná ako nad južným pólom, preto sa dodnes nad touto oblasťou nikdy ozónová diera nevytvorila. Situácia v roku 2011 však bola aj v Arktíde z hľadiska teplôt výnimočná (naposledy sa podobná situácia vyskytla v roku 1997). Teploty poklesli vo februári a v marci 2011 pod -78 °C (Obr. 2 vpravo), čo sa okamžite prejavilo výrazným a veľmi rýchlym úbytkom celkového ozónu. Zatiaľ čo ozónová diera v Antarktíde „veľa“ škody nenarobí, to isté nemôžeme povedať v prípade Arktídy, ktorá priamo susedí s husto obývanými oblasťami Európy a Severnej Ameriky


Obr. 5: (hore) Ročný chod celkového množstva ozónu [DJ] nad Antarktídou v období rokov 1979-2010 (čierna krivka) a v roku 2010 (červená krivka); (dole) ročný chod celkovej plochy ozónovej diery nad Antarktídou v rokoch 1979-2010 a v roku 2010 (Zdroj)

Obnova potrvá desaťročia
Obnovovanie ozónosféry bude trvať desaťročia, tak nad polárnymi oblasťami ako aj v globálnom meradle. Existuje dokonca predpoklad, že k zaceleniu ozónovej diery nad Antarktídou v jarnom období nedôjde skôr ako pred rokom 2060. V období najvýraznejšieho zredukovania ozónosféry na začiatku 90. rokov poklesla globálna koncentrácia ozónu, v porovnaní so stavom pred rokom 1980, o približne 5 %, v súčasnosti sa pohybuje na úrovni 3,5 %. Pokiaľ ide o ozónovú vrstvu nad Antarktídou, dá sa povedať, že je viac-menej stabilizovaná a k zväčšovaniu ozónovej diery už nedochádza. To ale neznamená, že sa situácia zlepšuje. Koncentrácie CFCs sú stále pomerne vysoké a pri akomkoľvek poklese teploty stratosféry pod kritickú úroveň hrozí aj nad Arktídou riziko dočasného zníženia koncentrácií O3 na hodnoty blízke 220 DJ, prípadne aj nižšie. Situácia sa ani v prípade Arktídy pravdepodobne nezlepší skôr ako do roku 2050.


Obr. 6: (hore) Dlhodobé zmeny teploty vzduchu v spodnej stratosfére na základe údajov zo satelitných meraní (RSS a UAH) a aerologických meraní pomocou meteorologických balónov (HadAT2 a RATPAC); (dole) a teploty vzduchu v strednej a vyššej troposfére; teplota je vyjadrená v odchýlkach v porovnaní s obdobím 1979-1997 (Zdroj, Karl 2006)


Obr. 7: Odchýlky priemernej teploty spodnej stratosféry (1958-2011) od dlhodobého priemeru, tentokrát za obdobie 1981-2010 - podobne ako na Obr. 6A s rozšírením údajov do roku 2011; vyznačené sú aj tri veľké sopečné erupcie v rokoch  1963 (Agung), 1982 (El Chichón) a 1991 (Pinatubo; Zdroj)

Globálne otepľovanie a stratosférický ozón
Obnova ozónosféry môže však podľa najnovších zistení trvať dokonca dlhšie ako sa pôvodne predpokladalo. V dôsledku intenzívnejšieho skleníkového efektu a vyšších koncentrácií oxidu uhličitého (CO2) v troposfére (vrstva zemskej atmosféry ležiaca pod stratosférou) sa stratosféra čoraz viac ochladzuje (Obr. 6 a 7). Tento dlhodobý trend potvrdili predovšetkým satelitné merania. K vyriešeniu problému žiaľ neprispievajú ani látky, ktoré nebezpečné CFCs v 90. rokoch nahradili – ide o HCFCs (hydrochlórofluórokarbóny), ktoré síce nepoškodzujú ozónosféru, zato sú však mimoriadne silnými skleníkovými plynmi, v porovnaní s CO2 sú niekoľko tisíckrát účinnejšie. Na mieste je preto predpoklad, že zimné poklesy teploty v spodnej stratosféry môžu byť nad Antarktídou a Arktídou výraznejšie než kedykoľvek predtým, s čím môže bezprostredne súvisieť aj pravidelnejší výskyt stratosférickej polárnej oblačnosti. Situácie podobné tej z marca 2011 sa zrejme v Arktíde stanú skôr pravidlom ako výnimkou.

 
Zdroje
Arctic Ozone Loss in 2011
http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=49874
NASA Leads Study of Unprecedented Arctic Ozone Loss
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/arctic20111002.html
Masters on “Unprecedented” Arctic Ozone Hole: Inaction Risks “Future Nasty Climate Change Surprises Far More Serious”
http://thinkprogress.org/climate/2011/10/09/339868/masters-arctic-ozone-hole-future-nasty-climate-change-surprises/
Ozone Layer Above North Pole Expected to Recover by End of Century
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/03/130311091313.htm
The human fingerprint in global warming
http://www.skepticalscience.com/human-fingerprint-in-global-warming.html
Ozone Facts: What is the Ozone Hole? 
http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/facts/hole.html
State of the Climate: 2011 Stratospheric Temperature
http://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/state-climate-2011-stratospheric-temperature

Manney, G.L., et al., 2011, Unprecedented Arctic ozone loss in 2011, Nature (2011), doi:10.1038/nature10556
World Meteorological Organization (WMO), “Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2002 Global Ozone Research and Monitoring Project – Report #47″, WMO, Nairobi, Kenya, 2002.
Zheng, Y., W. Gao, J.R. Slusser, R.H. Grant, C. Wang, 2003: Yield and yield formation of field winter wheat in response to supplemental solar ultraviolet-B radiation, Agricultural and Forest Meteorology, Volume 120, Issues 1-4, 24 December 2003.


streda, 20. novembra 2013

Super-tajfún Haiyan z pohľadu dlhodobých zmien atmosférickej cirkulácie

Abnormálne teplé vody západného Pacifiku ako hlavná príčina rýchlej intenzifikácie super-tajfúnu

Super-tajfún Haiyan sa stal najsilnejšou tropickou cyklónou (TC), aká kedy zasiahla pevninu (Obr. 1). Tri hodiny pred tým ako dorazil k najvýchodnejšiemu cípu filipínskeho pobrežia neďaleko mesta Guiuan, Centrum pre varovania pred tajfúnmi (JWTC) odhadla rýchlosť vetra severne od oka tajfúnu na takmer 315 km/h. Dodnes nebol tento údaj zásadne korigovaný ani spochybnený. Mimoriadnosť tejto tropickej cyklóny potvrdzuje aj fakt, že išlo o jednu zo štyroch najsilnejších tropických búrok, aké sme kedy na Zemi zaznamenali v období meteorologických pozorovaní.


Obr. 1: Poradie trinástich najsilnejších TC podľa maximálnej rýchlosti vetra zaznamenanej v čase dosiahnutia pevniny - na x-ovej osi sú hodnoty rýchlosti vetra v míľach za hodinu - MPH (Zdroj)

Haiyan však nezaujal odborníkov len z pohľadu extrémnych hodnôt rýchlosti vetra či tlaku vzduchu, ale aj tým ako rýchlo dosiahol svoju intenzitu. Z priemerne silnej tropickej búrky to totiž Haiyan „dotiahol“ na super-tajfún (TC 4. kategórie) v priebehu necelých 24 hodín. Dnes už pravdepodobne aj tušíme, čo bolo hlavnou príčinou tohto rýchleho vývoja. Ako uvádza aj meteorológ Jeff Masters vo svojom novom blogu , za nezvyčajne rýchlou intenzifikáciou tajfúnu možno vidieť najmä vysoko nadnormálne teploty morskej vody (> 3°C v porovnaní s normálom) v podpovrchových vrstvách Tichého oceánu východne až juhovýchodne od Filipín (Obr. 2). Ako sa možno dočítať o termodynamických vlastnostiach TC a podmienkach ich vzniku už aj v niektorých z predošlých blogov (prípadne aj TU), nevyhnutnou podmienkou vzniku a stability TC je prítomnosť veľmi teplej oceánskej vody (minimálne 26,5 °C). A keďže TC majú pri prechode nad povrchom oceánu tendenciu premiešavať vrstvy vody do pomerne veľkej hĺbky (50-100 m), logicky z tohto faktu vyplýva, že čím hlbšie siaha izoterma 26,5 °C, tým lepšie podmienky búrkový systém má pre svoj nasledovný vývoj a intenzifikáciu. V opačnom prípade by sa po pomernej krátkej dobe dostala na povrch chladnejšia hlbinná voda, ktorá by v konečnom dôsledku TC oslabila, a to predovšetkým kvôli slabšiemu výparu vody z povrchu oceánu. Čim je teda voda teplejšia a siaha do väčšej hĺbky, tým TC má potenciál dosiahnuť vyššiu intenzitu. A práve takéto podmienky boli pozorované v oblastiach, ktorými Haiyan prechádzal pred osudným „úderom“ na ostrove Samar.


Obr. 2: Priemerná mesačná teplota vody [°C] v hĺbke 100 m v priestore severozápadného Pacifiku v októbri 2013 - východne od Filipín teplota dosahovala hodnoty 28-29 °C, čo je o 4-5 °C viac ako dlhodobý priemer (hodnoty sú odhadnuté modelom); merania hĺbkových bójí ARGO systému zistili začiatkom novembra 2013 odchýlky maximálne +3 °C (Zdroj)


Obr. 3: Povrchová teplota oceánu v °C s vyznačením trajektórie tajfúnu Haiyan podľa JWTC (Zdroj)

Zatiaľ čo povrchové vody oceánu východne od Filipín dosahovali v priebehu prvého novembrového týždňa teploty až takmer 31 °C (približne 1 °C nad normálom; Obr. 3), v hĺbkach okolo 100 metrov boli teploty v porovnaní s dlhodobým priemerom dokonca ešte vyššie, a to až o 3 °C (Obr. 2). Tento stav mal bezprostredný vplyv na vysoké hodnoty tzv. TCHP indexu (Tropical Cyclone Heat Potential), ktoré umožnili tajfúnu rozvinúť sa svojej ničivej sily. Ako sa ďalej uvádza na stránke Jeffa Mastersa, uvedené teplotné podmienky ani zďaleka nie sú výsledkom „akejsi“ krátkodobej fluktuácie či aktuálnej synoptickej situácie, ale naopak, sú prejavom dlhodobých trendov pozorovaných v celom priestore západného a severozápadného Pacifiku v období posledných minimálne dvoch desaťročí. Ide pritom o zmeny súvisiace nielen s rastom teploty povrchových vrstiev oceánu v dôsledku globálneho otepľovania, ale aj zmenou atmosférickej a oceánskej cirkulácie.


Obr. 4: Dlhodobý trend vo výške povrchu oceánu podľa altimetrických satelitných meraní v období rokov 1993-2010 (Zdroj)


Obr. 5: Porovnanie IR družicových záberov super-tajfúnu Haiyan (vľavo) a hurikánu Katrina z roku 2005 - obe TC v priestore Mexického zálivu (Zdroj)

Dlhodobé zmeny cirkulácie atmosféry a oceánu v tropickej časti Pacifiku po oboch stranách rovníka sa prejavujú hlavne v zosilnení severovýchodných (severná pologuľa) a juhovýchodných (južná pologuľa) pasátov, ktoré priamo vedie k silnejšiemu východo-západnému prúdeniu povrchových vôd Pacifiku, a to hlavne v období od začiatku 90. rokov 20. storočia. Táto situácia prispieva nielen k častejším epizódam La Niñe (dominantne najmä po roku 1998) a teda aj k nadmernému hromadeniu teplej vody v západných častiach Tichého oceánu, ale aj priemerne vyššej hladine oceánu (Obr. 4) a nižšej polohe izotermy 26,5 °C (presúva sa do väčšej hĺbky). Vertikálny rozmer vodnej vrstvy s teplou dostatočnou pre podporu vzniku TC tým narastá (od roku 1990 o 17 %, Zdroj), čo sa pravdepodobne prejavuje aj v relatívne častejšom výskyt TC kategórie 4 a 5 v priestore východne od Filipín v období posledných dvoch desaťročí, predovšetkým ako reakcia na rast indexu TCHP (od roku 1990 o 13 %, Zdroj). To, či pozorované zosilnenie Walkerovej cirkulácie, ktorej súčasťou sú aj už spomínané pasátové vetry, je dôsledkom globálneho otepľovania nie je zatiaľ vedeckým výskumom dostatočne preukázané, no celkom určite ich možno vnímať ako súčasť pozorovaných planetárnych zmien cirkulačných podmienok, ktoré možno chápať ako jeden z prejavov zmien teplotného režimu a profilu atmosféry.


Zdroje
Super Typhoon Haiyan's Intensification and Unusually Warm Sub-Surface Waters  
Japan Meteorological Agency 
Will extreme weather like super typhoon Haiyan become the new norm?
Recent increase in high tropical cyclone heat potential area in the Western North Pacific Ocean 
Multidecadal sea level and gyre circulation variability in the northwestern tropical Pacific Ocean 
Recent multidecadal strengthening of the Walker circulation across the tropical Pacific
http://www.seas.harvard.edu/climate/seminars/pdfs/LHeureux_NatureCC_2013.pdf
The increasing intensity of the strongest tropical cyclones 

utorok, 12. novembra 2013

Super-tajfún Haiyan - posol skazy i vízia budúcnosti

Obyvatelia Filipín sa ešte ani nestačili spamätať zo silného zemetrasenia, ktoré krajinu postihlo pred asi mesiacom a už sú konfrontovaní s následkami ďalšej prírodnej katastrofy - pustošivého tajfúnu Haiyan. Filipínci sú síce na tajfúny zvyknutí, keďže v priemere môže zasiahnuť súostrovie až 10 búrok ročne, no ani zďaleka nie každý sa priženie od mora s takou ničivou silou ako Haiyan. Meno tomuto silnému tajfúnu meteorológovia už hádam ani nemohli vybrať lepšie. V čínštine totiž jeden z významov slova „HaiYan“ znamená "oko mora". Pri pohľade na jeho takmer dokonalý kruhový tvar a perfektne vyformované symetrické a bezoblačné "oko" z vesmírnej perspektívy niet pochýb o tom, že mu pomenovanie sadlo ako uliate. A nielen to!


Obr. 1: Super-tajfún Haiyan blížiaci sa k východnému pobrežiu Filipín ako tropická cyklóna najvyššej kategórie - v tomto období dosahovala rýchlosť prízemného prúdenia svoje maximum (podľa Joint Typhoon Warning Center to bolo až 315 km/h, v nárazoch takmer 380 km/h)

Od chvíle, kedy Haiyan dosiahol na južnom cípe ostrova Samar pevninu a začal ju bičovať vetrom s rýchlosťou až 315 km/h, neprešlo ani 24 hodín a svetové média sa začali predháňať v informovaní o tom, že ide o najsilnejší tajfún, aký kedy pevninu zasiahol. Prekvapujúco sa média v tomto nemýlili. Ak by sa časom údaje o rýchlosti vetra potvrdili, Haiyan by pokoril nielen legendárny hurikán Camille, ktorý v roku 1969 zdevastoval pobrežie amerického štátu Mississippi, ale ohrozil by aj pozíciu tajfúnu Tip z roku 1979, ako doteraz najsilnejšej tropickej cyklóny, akú sme v novodobej histórii vôbec zaznamenali.

Spôsob akým tajfún vznikol, ako sa vyvíjal a nakoniec aj fakt, že v priebehu necelých 24 hodín zosilnel z obyčajnej tropickej búrky na ničivý super-tajfún, nám niečo hovorí aj o tom, že Haiyan musel mať na ceste k Filipínam priam ideálne meteorologické podmienky. Jednou z tých najdôležitejších bola vysoká teplota oceánu. Tá v čase, kedy tajfún naberal na sile, dosahovala viac ako 30 °C, čo je pre oblasť západného Pacifiku o takmer 1 °C viac ako dlhodobý priemer. Dôležitý bol aj čas, ktorý strávil nad takto teplým oceánom a smer, ktorým sa pohyboval. Tajfún mal tak k dispozícii viac tepla z oceánu, čo umožnilo dosiahnuť pozorovanú silu.


Obr. 2: Rozsah devastácie v meste Tacloban vo filipínskej provincii Leyte je nesmierny (silové účinky vetra boli ekvivalentné tornádu sily minimálne EF 3; foto: Getty/Malacanang Photo Bureau) - celkový počet ľudských strát k dnešnému dňu (12.11.2013) je 1 774, pričom odhady presahujú hodnotu 10 000 obetí (Zdroj)

Nech sa už na tajfún Haiyan pozeráte akokoľvek, či už z pohľadu meteorológie alebo nesmiernych ľudských strát, konštatovať môžete jediné. Tajfún Haiyan bol skutočne mimoriadny. Až tak mimoriadny, že možno ovplyvní nasledujúce jednania národných delegácií na svetovom klimatickom stretnutí COP 19, ktoré sa začalo práve tento týždeň. Či udalosti posledných dní dopomôžu vyjednať vo Varšave kompromisné dohody o obmedzení emisií skleníkových plynov, ktoré sú podľa poslednej správy IPCC hlavnou príčinou otepľovania planéty v období posledných minimálne 60 rokov, je skutočne otázne. Podobne otázne je ale aj to, či sila tajfúnu bola výsledkom pôsobenia klimatickej zmeny, alebo nie. Žiaľ v tomto prípade jednoduchá odpoveď neexistuje.


Video: Autentické video z mesta Tacloban, počas vyčíňania tajfúnu Haiyan - na videu je možné vidieť zriedkavo zdokumentované účinky vetra so silou 5. stupňa TC - rýchlosť vetra v danom okamihu dosahovala približne 260 km/h - je to ekvivalent tornáda EF3 (Zdroj)

Hľadať príčinnú (kauzálnu) závislosť medzi vznikom konkrétneho tajfúnu a globálnym otepľovaním je problematické. Ak tu nejaká súvislosť je, existuje hlavne v štatistickom slova zmysle, čo znamená, že klimatická zmena zvyšuje pravdepodobnosť výskytu takýchto extrémov počasia. Uvažovať však možno aj vo fyzikálnejšej rovine, pretože dnes už do istej miery vieme povedať aj to, že ak už tajfún nad tropickými oceánmi vznikne, má v súčasných teplejších a vlhších podmienkach lepšie predpoklady dosiahnuť vyššiu intenzitu a teda aj deštruktívnejšie účinky. A prečo je tak?

Akonáhle sa hurikán alebo tajfún nad oceánom vyformuje, vyvíja sa vo fyzikálnych podmienkach, ktoré sú v súčasnosti odlišné od tých, ktoré sme tu mali napríklad v polovici 20. storočia. Teplota prízemnej atmosféry a oceánov je v súčasnosti o minimálnej 0,5 °C vyššia ako tomu bolo pred 60 rokmi. Okrem toho, atmosféra dnes obsahuje o 4 % viac vlhkosti ako na začiatku 70. rokov. Toto všetko sú ingrediencie, ktoré v príhodných poveternostných podmienkach môžu spôsobiť, že tajfún z pohľadu sily doslova "exploduje" - čo znamená, že v priebehu veľmi krátkeho času (aj menej ako 24 hodín) sa dokáže rozvinúť z priemernej silnej tropickej búrky do štádia super-tajfúnu. A presne takýto scenár sledoval aj Haiyan. A keďže sa planéta bude veľmi pravdepodobne otepľovať aj naďalej, do budúcna je potrebné počítať s tým, že tajfúny ako Haiyan alebo hurikány ako Katrina sa budú objavovať častejšie ako tomu bolo v priebehu 20. storočia. K tomuto záveru každopádne dospela aj posledná hodnotiaca správa IPCC.

Súvisiace články 
Teplejší Atlantik zvýši riziko hurikánov v západnej Európe
Keď sa z hurikánov stávajú super-búrky


Obr. 3: Animácia družicových záberov vo viditeľnej časti spektra zachytáva pohyb centrálnej časti tajfúnu Haiyan dňa 7. novembra smerom na západ k pobrežiu Filipín - na záberoch sú dobre viditeľné aj prejavy dynamických procesov tvorby oblačnosti vo vnútri "oka" (pre zväčšenie animácie kliknite sem: Zdroj)


Obr. 4: Pozostatok tajfúnu Haiyan nad južnou Čínou dňa 11. novembra o 5:45 UTC (Zdroj)



Zdroje:
http://www.ipcc.ch/
http://www.usno.navy.mil/JTWC/
http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/archive.html?year=2013&month=11
http://www.youtube.com/watch?v=zZQanISDpek&feature=player_embedded
http://www.climatecentral.org/news/super-typhoon-haiyan-a-hint-of-whats-to-come-16724
http://robertscribbler.wordpress.com/
http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/comment.html?entrynum=2574
http://www.wunderground.com/blog/24hourprof/comment.html?entrynum=81
http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/comment.html?entrynum=2481
http://www.climatecentral.org/news/images-show-destruction-from-super-typhoon-haiyan-16715
http://www.mirror.co.uk/news/uk-news/typhoon-haiyan-climate-change-continues-2710436
http://www.smh.com.au/environment/climate-change/typhoon-haiyan-influenced-by-climate-change-scientists-say-20131111-2xb35.html
http://www.climatecentral.org/news/dangerous-super-typhoon-haiyan-assaults-philippines-16712
http://www.theguardian.com/environment/2013/nov/11/typhoon-haiyan-philippines-climate-talks
http://www.theguardian.com/world/2013/nov/11/typhoon-haiyan-philippines-climate-change
http://www.theguardian.com/environment/2013/nov/11/typhoon-haiyan-climate-change 
http://www.washingtonpost.com/blogs/capital-weather-gang/wp/2013/11/07/super-typhoon-haiyan-closes-in-on-philippines-among-strongest-storms-ever/
http://www.slate.com/blogs/bad_astronomy/2013/11/12/supertyphoon_haiyan_a_glimpse_of_the_future_now.html 
http://www.aoml.noaa.gov/hrd/Landsea/knutson-et-al-nat-geo.pdf
http://www.atmosedu.com/ENVS109/articles/Emanuel05-hurricanes.pdf
http://www.nature.com/news/did-climate-change-cause-typhoon-haiyan-1.14139?WT.ec_id=NEWS-20131112

Vysušovanie krajiny vs. silnejúci skleníkový efekt

Je príčinou klimatickej zmeny a globálneho otepľovania vysušovanie krajiny? V súvislosti s príčinami globálneho otepľovania a klimatick...