Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Sandy a změna klimatu

Publikováno: Vesmír 92, 408, 2013/7

Žádný hurikán v budoucnu už neponese jméno Sandy. Trauma ze značných ztrát na lidských životech (jen v USA přes 110 obětí) a z obrovských materiálních škod (minimálně 75 miliard USD) je příliš velké na to, aby se někdo odvážil pojmenovat některou z dalších bouří stejným jménem. Nejen obrovský plošný rozsah hurikánu či bezprecedentní míra devastace na Jamajce, Kubě a hlavně v USA, ale také nezvykle pozdní výskyt takto rozsáhlé a intenzivní tropické cyklóny v zeměpisných šířkách New Yorku nám opět připomněly, že podmínky, při kterých se hurikány vytvářejí a vyvíjejí, se v období posledních minimálně 30 let zásadně mění. A neplatí to jen pro oblast Atlantického oceánu poblíž východního pobřeží USA, ale s obdobnými změnami se lze setkat i v Pacifiku či v Indickém oceánu.

Všechno to začala Katrina

Kontroverzní diskusi o tom, zda globální oteplování planety povede k silnějším a častějším tropickým cyklónům roztočil ovšem už před sedmi lety jiný hurikán. Když na konci srpna 2005 hurikán Katrina vtrhl na americkou pevninu a zdevastoval ničivými větry a nevídaným mořským příbojem město New Orleans, jen málokdo ve Spojených státech si dokázal tuto událost spojit s něčím tak málo představitelným a hmatatelným, jako je klimatická změna. Nebyla to však jen samotná Katrina, která utvrdila Američany v přesvědčení, že s hurikány je něco v nepořádku. Právě výjimečně aktivní hurikánová sezona 2005, která přinesla doslova na dosah od americké pevniny čtyři další, podobné či dokonce ještě silnější bouře jako Katrina, byla pro americké daňové poplatníky příliš velkým soustem na to, aby po ní zůstalo ticho.

Jak se ale říká, jeden extrém téměř vždy střídá ten opačný, a platí to i v případě názoru Američanů na fenomén globálního oteplování. Do té doby téměř bagatelizované téma bylo najednou hodné toho, aby se objevilo na titulních stranách nejčtenějších deníků a po zhlédnutí filmu Ala Gora Nepříjemná pravda z roku 2006 byl pravděpodobně každý Američan dokonce ochoten uvěřit, že Katrina vznikla v důsledku globálního oteplování. Odpověď na otázku, zda vyšší globální teplota planety automaticky znamená i vyšší počet tropických bouří a hurikánů, je však minimálně tak složitá jako předpověď toho, zda větrná smršť nakonec pevninu zasáhne nebo ne, případně jak velké škody přinese. Pokud se však místo otázky, jestli globální oteplování hurikány způsobuje, zeptáme, zda významně ovlivňuje například jejich intenzitu, velikost, či trasu, odpověď se hledá mnohem jednodušeji.

Rekordní Sandy

Vznik hurikánu Sandy sice nelze vidět jako přímý důsledek změny klimatu (tato spojitost sice není vyloučena, ale dnes by se pomocí objektivních vědeckých metod dokazovala jen velmi obtížně), ale je velmi pravděpodobné, že jeho intenzita a zejména rozsah by nebyly tak extrémní nebýt nadprůměrně vysokých teplot v blízkosti východního pobřeží Spojených států (obr. 2). V době, kdy Sandy procházela nad nejteplejšími částmi Golfského proudu (podle údajů NOAA je voda v této oblasti teplejší ve srovnání s dlouhodobým průměrem až o 3 °C), celý bouřkový systém zaznamenal dost značný nárůst intenzity a síly větru i pokles atmosférického tlaku v centrální části hurikánu. Za těchto podmínek „přinesl“ hurikán Sandy k východnímu pobřeží USA rekordně nízký atmosférický tlak (945 hPa zaznamenán v Atlantic City), a především rekordně vysoký mořský příboj, který vznikl kombinací silného větru a velkého přílivu (na mnoha místech přesáhl 4 metry; výška nejvyšších vln dosáhla až 10 metrů). Intenzivní srážky sice nevedly ke stejným povodním jako během hurikánu Irene roku 2011, ale byly minimálně stejně intenzivní (nejvíce srážek spadlo v Eastone ve státě Maryland, téměř 320 mm).

Tím, že Sandy zasáhla severovýchod USA v takto pokročilém čase, v druhé polovině podzimu, bylo až nepředstavitelné, že by se na své cestě nesetkala se studeným, původem arktickým vzduchem. K tomuto samozřejmě došlo hned poté, jak Sandy dosáhla východního pobřeží. Arktický vzduch, který do tropické bouře naproudil ve vyšších vrstvách, urychlil přerod tropické cyklóny do mohutné cyklóny mírných šířek. Kromě jiných projevů způsobila tato cyklóna i velmi intenzivní sněhové srážky v oblasti Západní Virginie (v Richwoodu spadl téměř metr sněhu v průběhu 24 hodin).

Pozoruhodný byl i plošný rozsah samotného hurikánu. Po hurikánu Olga z roku 2001 jde o druhý nejrozsáhlejší tropický cyklón v moderní historii (minimálně od roku 1988). Sandy byla tak rozsáhlá, že těsně před svým příchodem nad pobřeží New Jersey dokázala zvednout mořskou hladinu o více než 3,5 metru ještě ve vzdálenosti 800 km od svého centra a vítr o rychlosti kolem 100 km/h bylo možné zaznamenat na území o průměru téměř 1700 km. Národní hurikánové centrum na Floridě dokonce označilo Sandy za potenciálně nejničivější hurikán v novodobé historii (od roku 1969). Z pohledu možných důsledků vyvolaných mořským příbojem si vysloužila dokonce vyšší známku než nedávné ničivé hurikány 5. nebo 4. kategorie, které zasáhly americkou pevninu (Katrina, Rita, Wilma, Camille a Andrew).

Sandy a úbytek ledu v Arktidě – existuje souvislost?

Kromě toho ne zcela typické cirkulační podmínky nad severní polokoulí a zvlášť nad Severní Amerikou a Grónskem nasměrovaly hurikán Sandy nad východní pobřeží (obr. 3), zatímco za normálních podmínek by bouřkový systém postupoval na severovýchod až východ a východnímu pobřeží by se s velkou pravděpodobností vyhnul. Tyto netypické podmínky proudění vzduchu, které je možné sledovat již minimálně od roku 2007, jsou do jisté míry odrazem rychlých změn teploty vzduchu (oteplování) a rozsahu polárního zalednění v Arktidě. Několik nedávných studií potvrdilo souvislost výskytu extrémních projevů počasí na severní polokouli s výrazným úbytkem mořského ledu a sněhu v Arktidě (včetně Sibiře) a s tím související změny charakteru zimní cirkulace na severní polokouli.

Možné propojení aktivity tropických cyklónů s klimatickou změnou je v období posledních 20 let analyzováno především z pohledu jejich projevů, celkové intenzity, podmínek vzniku, ale i geografického rozšíření těchto cyklónů ve vybraných regionech. Nejucelenější obraz o probíhajících změnách charakteru tropických cyklónů máme pochopitelně z oblasti Atlantického oceánu, kde existují kvalitní údaje z meteorologického monitoringu jak samotných cyklónů, tak i jejich důsledků a způsobených škod. Lze tedy říci, že dlouhodobé trendy, ke kterým se klimatologové v této oblasti dopracovali, reálně vypovídají o zásadních změnách povahy tropických cyklónů.

Zatímco globální analýzy satelitních dat dostupných za posledních přibližně 40 let neprokázaly významný nárůst celkového počtu těchto cyklónů, v kategorii nejsilnějších (tedy 4. a 5. stupeň) se toho událo poměrně dost. Nejenže roste v oblasti Atlantiku jejich celkový počet, na vzestupu je i jejich průměrná intenzita hodnocena například pomocí maximální rychlosti větru nebo indexu destruktivní síly. V případě indexu destruktivní síly byla navíc prokázána velmi těsná souvislost jeho nárůstu se zvyšováním teploty povrchových vrstev Atlantiku, z čehož se dá usuzovat, že destruktivní síla hurikánů v případě dalšího růstu globální teploty a především teploty mořské vody v oblastech jejich vzniku bude velmi pravděpodobně kopírovat vývoj teploty oceánů směrem k silnějším cyklónům (odhad růstu intenzity cyklónu o ~ 1–8 % při růstu povrchové teploty oceánů o 1 °C, při srážkách to bude nárůst o ~6–18 % na 1 °C). V této souvislosti si je třeba uvědomit, že dnešní hurikány se rodí za podmínek diametrálně odlišných od těch, jaké jsme v oblasti Atlantického oceánu pozorovali před přibližně stoletím. Například v období let 2000–2011 byla teplota povrchových vrstev Atlantického oceánu ve srovnání s obdobím 1900–1910 o téměř 1 °C vyšší (obr. 4). Podmínky vyšší průměrné teploty oceánu, a tím i vzduchu vedou po vzniku tropické cyklóny k jejímu rychlejšímu rozvoji a razantnějšímu zesílení z pohledu dosahovaných maxim rychlosti větru.

Průkopnická práce Kerryho Emanuela

V tomto smyslu byla průkopnickou prací studie Kerryho Emanuela z roku 1987 a později z roku 2005, v níž se uvádí, že teplejší povrchové vrstvy Atlantického oceánu mohou při vhodných atmosférických podmínkách vést k silnějším hurikánům (obr. 5). Teplota mořské vody však není jedinou podmínkou, která umožňuje vznik silnějších tropických cyklónů. Vyšší teplota vody znamená i vyšší celkový výpar, a tím i vyšší obsah vodní páry v atmosféře, které ji v případě povětrnostních situací podobných hurikánu Sandy opouštějí v podobě extrémních srážek. V současnosti během hurikánů v jakékoliv postižené oblasti může spadnout o 5–10 % více srážek než řekněme před 40 roky.

Kromě intenzivnějších projevů tropických cyklón je však třeba brát v úvahu i zvyšující se hladinu oceánů, která je například v oblasti východního pobřeží USA přibližně o 30 cm vyšší než na začátku 20. století. Větší nejistoty však panují v otázce četnosti výskytu tropických cyklónů. Podle nejnovějších studií lze očekávat mírný nárůst počtu silných cyklónů (kategorie 3 a více), přičemž ale celkový počet cyklónů bude spíše bez významnějších změn, popřípadě bude mírně klesat (zejména vzhledem k předpokladu existence výraznějšího střihu větru a rostoucí teploty horní troposféry). Máme tedy dvě možnosti, jak shrnout Sandy: a) buď šlo o neuveřitelnou shodu extrémně nepravděpodobných událostí vyskytující se jednou za statisíce let, anebo: b) existuje souvislost se změnou klimatu, a tyto jevy se budou v budoucnu opakovat mnohem častěji.

Tropické cyklóny

Nad tropickými vodami Atlantského oceánu se ročně vytvoří v průměru 11 tropických bouří, z nichž každá dostane své vlastní jméno z již předem připraveného abecedního seznamu. Statistika však dále říká, že až 6 z těchto tropických poruch má velké šance se dále rozvinout do ještě silnější, a tím i destruktivnější podoby hurikánu nebo obecněji do tropické cyklóny.

V meteorologické praxi se na kategorizaci hurikánů podle silových účinků větru využívá známá Saffirova-Simpsonova stupnice, klasifikující tropické cyklóny do pěti stupňů. Tropické cyklóny spadající do prvních dvou kategorií lze označit trochu relativisticky přívlastkem „slabší“, ovšem počínaje třetím stupněm začíná skupina silných (angl. major) hurikánů, které vzbuzují respekt i u meteorologů. Nejsilnější, pátou kategorii provázejí nejničivější větry (s výjimkou silných tornád), jaké lze na naší planetě přímo zaznamenat přístroji. Jde o větry, jejichž rychlost přesáhne v desetiminutovém časovém intervalu hodnotu 250 km/h.

Tyto spirálovité (cyklonální) bouřkové systémy mohou napříč měřit až 1000 km v průměru. Vznikají nad teplými tropickými oceány (s teplotou alespoň 26–27 °C) v blízkosti rovníku, převážně mezi 5° a 20° severní a jižní zeměpisné šířky, v tzv. tropické zóně konvergence, v níž se projevuje sbíhání (konvergence) přízemního proudění a výstup vzduchu vedoucí k vzniku bohaté kupovité oblačnosti. Na severní polokouli vznikají od července do listopadu, s maximem připadajícím na srpen až září, a na jižní polokouli od listopadu do dubna s maximem v lednu až únoru. Po zformování se začínají tropické cyklóny pohybovat směrem na západ a později se po parabole stáčejí na severozápad, sever až severovýchod (severní polokoule). Je však třeba poznamenat, že cyklóny mají tendenci se pohybovat spíše chaoticky, protože obvodové cyklonální proudění dosahuje několikanásobně větší rychlosti než řídicí výškové proudění, které posouvá celý systém vpřed.

Na pevninu přinášejí prudké deště a větry s rychlostí až 300 km/h. V pobřežních oblastech způsobují mimo jiné i vznik mimořádně vysokého přílivu, který v případě nízko položených rovinatých oblastí může zaplavit pevninu až několik kilometrů do vnitrozemí. Každým rokem jich vznikne nad teplými tropickými oceány v průměru asi osmdesát (zatímco v severním Atlantiku v průměru 10, v severozápadním Pacifiku až 27 za rok). Tropické cyklóny si lze v jednoduchosti představit jako obrovské tepelné stroje, které pomáhají udržovat zemskou atmosféru v tepelné rovnováze. Tyto výrazné atmosférické jevy představují jeden ze způsobů, jakým se „přehřáté“ tropy zbavují přebytečného tepla, které se hromadí v povrchových vrstvách oceánů. Množství tepla vytvořené jedním průměrným hurikánem je obrovské a jeho celkový energetický výkon (~ 5,2 × 1019 J/den nebo ~ 6,0 × 1014 W) přesahuje dvousetnásobek výkonu všech elektráren světa (přičemž celkový větrný výkon představuje ~ 1,5 × 1012 W).

Všechny plně rozvinuté tropické cyklóny mají několik společných rysů. Především je to na první pohled snadno identifikovatelná bezmračná oblast v centru cyklóny, nazývaná též „oko“. Jak již samotný název napovídá, jde většinou o kruhový útvar o průměru ~ 40 až 100 km, ve kterém převládá téměř bezvětrné počasí. Ohraničený je prstencem mohutné kupovité oblačnosti, který je výsledkem mimořádně intenzivní konvekce (výstupních pohybů vzduchu), dosahující nejednou až výšky kolem 18–20 km. Právě tato oblast bezprostředně obklopující oko je z hlediska dynamiky, síly a vývoje celé cyklóny nejdůležitější. Cyklóna zde během svého života vyprodukuje největší část své energie (tepla), vygeneruje nejsilnější větry a nejprudší lijáky. Extrémní výstupní proudění vzduchu je v těchto konvektivních prstencích podporováno intenzivním přízemním prouděním, které konverguje z periferie do centra cyklóny po spirále a je poháněno především obrovským tlakovým rozdílem (gradientem) mezi středem a okrajem bouřkového systému (nejednou dosahuje až extrémní hodnoty přes 100 hPa).

Některé význačné tropické cyklóny se do povědomí veřejnosti dostaly zejména kvůli obrovským škodám a ztrátám na životech, jiné se proslavily svým neobvyklým chováním nebo jinými meteorologickými extrémy. Z pohledu počtu obětí je nejpamátnější cyklóna, která v roce 1970 zpustošila Bangladéš. Spojení krajně primitivních prognostických metod a výstražných systémů s hustě osídlenými regiony v nízko položených oblastech delty Gangy a Brahmaputry způsobilo katastrofu obrovských rozměrů. Odhaduje se, že tropická cyklóna Bhola si vyžádala dohromady více než 300 000 lidských obětí, přičemž většina se utopila v důsledku vysokého přílivu. Nespokojenost obyvatelstva s postupem a selháním ústřední vlády při koordinaci záchranných prací o rok později výrazně přispěla k odtržení Bangladéše (tehdy ještě Východního Pákistánu) od Pákistánu.

V roce 2008 došlo k velice podobné situaci o několik stovek kilometrů východněji od Bangladéše. Cyklóna Nargis udeřila na téměř nepřipravené oblasti delty řeky Iravádí v Myanmaru, kde si vyžádala 140 tisíc lidských obětí. Situaci zkomplikovala politická izolace země a výrazné zpoždění přísunu zahraniční pomoci.

Snad největší ztráty na lidských životech na západní polokouli si vyžádal mimořádně ničivý hurikán Mitch v roce 1998. Katastrofální záplavy a sesuvy způsobené jen velmi pomalým pohybem celého bouřkového systému a 6 dní trvajícími přívalovými srážkami vedly k téměř úplné devastaci Hondurasu (země se ani po 14 letech z této události úplně nezotavila). Celkový počet obětí přesáhl 10 000. K nejdražším hurikánům v moderních dějinách patří bezesporu Katrina, která v roce 2005 napáchala škody v celkové hodnotě asi 125 miliard USD, což je asi pětkrát více než druhý nejničivější hurikán v dějinách USA, hurikán Andrew z roku 1992.

Z pohledu extrémů meteorologických charakteristik je zajímavá například tropická cyklóna – hurikán Wilma z roku 2005. Hurikán totiž dosáhl zatím nejnižšího zaznamenaného tlaku vzduchu na úrovni hladiny moře v Atlantickém oceánu, a to 882 hPa. Podobně je to i v případě tajfunu Tip, který vznikl v roce 1979 nad západním Pacifikem. V jeho středu naměřili zatím nejnižší přízemní atmosférický tlak vzduchu vůbec – 870 hPa. Tip se však pyšní i dalším prvenstvím. Pravděpodobně jde o nejrozsáhlejší tropickou cyklónu, jaká byla v éře družicového pozorování zaznamenána. Kdybychom ho virtuálně přenesli nad Spojené státy, pokryl by téměř polovinu jejich celkové rozlohy. Při postupu nad pevninu zasáhl Tip území dlouhé až 2100 km.

Další zvláštnost si připsal na své konto hurikán John z roku 1994, který vytrval ve stadiu tropické cyklóny celých 31 dní a prošel napříč téměř celým Pacifikem. Tropická cyklóna Catarina (2004) je zatím jedinou známou cyklónou, která vznikla v Atlantském oceánu, jižně od rovníku, při východních březích Brazílie.

Soubory

článek ve formátu pdf: 201307_408-411.pdf (642 kB)

Diskuse

Počet příspěvků: 1