Poproś ludzi, aby wymienili największą rzekę świata, a większość prawdopodobnie odgadnie, że to Amazonka, Nil lub Missisipi. W rzeczywistości niektóre z największych rzek Ziemi są na niebie — i mogą powodować potężne burze, takie jak te, które zalewają teraz północną Kalifornię .
Rzeki atmosferyczne to długie, wąskie pasma wilgoci w atmosferze, które rozciągają się od tropików do wyższych szerokości geograficznych. Te rzeki na niebie mogą transportować 15 razy większą objętość niż Missisipi .
Kiedy wilgoć dociera do wybrzeża i przemieszcza się w głąb lądu, unosi się nad górami, generując deszcz i śnieg. Wielu zmęczonych ogniem mieszkańców Zachodu z zadowoleniem przyjmuje te potopy, ale atmosferyczne rzeki mogą wywołać inne katastrofy, takie jak ekstremalne powodzie i spływy gruzowe .
W ciągu ostatnich 20 lat, wraz z udoskonaleniem sieci obserwacyjnych, naukowcy dowiedzieli się więcej o tych ważnych zjawiskach pogodowych. Rzeki atmosferyczne występują na całym świecie, wpływając na zachodnie wybrzeża największych mas lądowych świata, w tym na Portugalię, Europę Zachodnią, Chile i RPA. Tak zwane burze „Pineapple Express”, które przenoszą wilgoć z Hawajów na zachodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych, to tylko jeden z ich wielu smaków.
Moje badania łączą ekonomię z nauką o atmosferze, aby zmierzyć szkody spowodowane poważnymi zdarzeniami pogodowymi. Ostatnio kierowałem zespołem badaczy z Scripps Institution of Oceanography i Army Corps of Engineers w pierwszej systematycznej analizie zniszczeń rzek atmosferycznych w wyniku ekstremalnych powodzi . Odkryliśmy, że chociaż wiele z tych zdarzeń jest łagodnych, największe z nich powodują większość szkód powodziowych w zachodnich Stanach Zjednoczonych. Przewiduje się, że rzeki atmosferyczne będą się wydłużać, wilgotnieć i rozszerzać w ocieplającym się klimacie.
Rzeki na niebie
27 lutego 2019 r. Nastrojowa rzeka wyrzuciła pióropusz pary wodnej o szerokości 350 mil (563 km) i długości 1600 mil (2 574 km) przez niebo od tropikalnego północnego Pacyfiku do wybrzeża północnej Kalifornii.
Na północ od Zatoki San Francisco, w słynnym regionie winiarskim hrabstwa Sonoma, burza zrzuciła ponad 21 cali deszczu . Rosyjska rzeka wznosiła się na wysokości 45,4 stopy (13,8 metra) – 13,4 stopy (4,1 metra) nad etapem powodzi.
Po raz piąty w ciągu czterech dekad miasto Guerneville zostało zanurzone w mętnych, brązowych wodach powodziowych dolnej rzeki rosyjskiej. Szkody w samym tylko hrabstwie Sonoma oszacowano na ponad 100 milionów dolarów .
Wydarzenia takie jak te przyciągnęły uwagę w ostatnich latach, ale atmosferyczne rzeki nie są niczym nowym. Wędrują po niebie od milionów lat, przenosząc parę wodną z równika w kierunku biegunów.
W latach 60. meteorolodzy ukuli frazę „Pineapple Express”, aby opisać ślady burz, które powstały w pobliżu Hawajów i przenosiły ciepłą parę wodną do wybrzeży Ameryki Północnej. Pod koniec lat 90. naukowcy zajmujący się atmosferą odkryli, że ponad 90 procent wilgoci na świecie z tropików i subtropików zostało przeniesione na wyższe szerokości geograficzne przez podobne systemy, które nazwali „ rzekami atmosferycznymi ”.
W suchych warunkach rzeki atmosferyczne mogą uzupełniać zapasy wody i gasić niebezpieczne pożary. W wilgotnych warunkach mogą powodować niszczycielskie powodzie i spływy gruzowe, siejąc spustoszenie w lokalnych gospodarkach.
Pomocna i szkodliwa
Naukowcy od pewnego czasu wiedzieli, że powodzie spowodowane rzekami atmosferycznymi mogą kosztować dużo pieniędzy, ale do czasu naszego badania nikt nie określił ilościowo tych szkód. Wykorzystaliśmy katalog atmosferycznych zdarzeń rzecznych sporządzony przez Scripps Institution of Oceanography's Centre for Western Weather and Water Extremes i porównaliśmy go z 40-letnimi rejestrami ubezpieczeń powodziowych i 20-letnimi oszacowaniami szkód National Weather Service.
Odkryliśmy, że rzeki atmosferyczne powodowały średnio 1,1 miliarda dolarów szkód powodziowych rocznie w zachodnich Stanach Zjednoczonych. Ponad 80 procent wszystkich szkód powodziowych na Zachodzie w badanych latach było związanych z rzekami atmosferycznymi. Na niektórych obszarach, takich jak przybrzeżna północna Kalifornia, systemy te spowodowały ponad 99 procent szkód.
Nasze dane wykazały, że średnio w ciągu roku około 40 atmosferycznych rzek wpływało na ląd wzdłuż wybrzeża Pacyfiku, gdzieś pomiędzy Baja California a Kolumbią Brytyjską. Większość z tych wydarzeń była łagodna: około połowa nie spowodowała strat ubezpieczeniowych, a burze te uzupełniały zasoby wody w regionie.
Ale było kilka wyjątków. Wykorzystaliśmy niedawno opracowaną skalę klasyfikacji rzek atmosferycznych, która klasyfikuje burze od 1 do 5, podobnie jak systemy kategoryzacji huraganów i tornad. Istniał wyraźny związek między tymi kategoriami a zaobserwowanymi szkodami.
Burze atmosferyczne kategorii 1 (AR1) i AR2 spowodowały szkody oszacowane na mniej niż 1 milion dolarów. Burze AR4 i AR5 spowodowały średnie straty odpowiednio w dziesiątkach i setkach milionów dolarów. Najbardziej szkodliwe AR4 i AR5 generowały uderzenia o wartości ponad 1 miliarda dolarów na burzę. Te burze o wartości miliardów dolarów pojawiały się co trzy do czterech lat.
Wilgotna atmosfera oznacza gorsze burze
Naszym najważniejszym odkryciem był wykładniczy związek między natężeniem rzek atmosferycznych a powodowanymi przez nie szkodami powodziowymi. Każdy wzrost w skali od 1 do 5 wiązał się z dziesięciokrotnym wzrostem uszkodzeń.
W kilku opublikowanych badaniach modelowano, w jaki sposób rzeki atmosferyczne będą się zmieniać w nadchodzących dziesięcioleciach. Mechanizm jest prosty: gazy cieplarniane zatrzymują ciepło w atmosferze, ogrzewając planetę. Powoduje to, że więcej wody wyparowuje z oceanów i jezior, a zwiększona wilgotność powietrza sprawia, że systemy burzowe stają się silniejsze.
Podobnie jak huragany, w ocieplającym się klimacie rzeki atmosferyczne mają się wydłużać, poszerzać i wilgotnieć . Nasze odkrycie, że szkody rosną wykładniczo wraz z intensywnością, sugeruje, że nawet niewielki wzrost intensywności atmosferycznej rzeki może prowadzić do znacznie większych skutków ekonomicznych.
Lepsze prognozowanie ma kluczowe znaczenie
Uważam, że poprawa systemów prognozowania atmosfery powinna być priorytetem w dostosowaniu się do zmieniającego się klimatu. Lepsze zrozumienie intensywności, czasu trwania i miejsc wyjścia na ląd w rzekach atmosferycznych może dostarczyć cennych informacji mieszkańcom i służbom ratunkowym.
Ważne jest również, aby zniechęcać do nowych konstrukcji w obszarach wysokiego ryzyka i pomagać ludziom przenieść się do bezpieczniejszych miejsc po poważnych katastrofach, zamiast odbudowywać je na miejscu.
Wreszcie nasze badanie podkreśla potrzebę ograniczenia globalnej emisji gazów cieplarnianych. Te burze będą nadchodzić i będą się nasilać. Moim zdaniem stabilizacja globalnego systemu klimatycznego to jedyny długoterminowy sposób na zminimalizowanie szkód gospodarczych i ryzyka dla wrażliwych społeczności.
Ten artykuł został ponownie opublikowany z The Conversation na licencji Creative Commons. Oryginalny artykuł można znaleźć tutaj .
Tom Corringham jest doktorem habilitowanym w dziedzinie klimatu, nauk o atmosferze i oceanografii fizycznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Otrzymuje finansowanie z amerykańskiego Biura Rekultywacji; California-Nevada Climate Applications Program (CNAP), regionalny zespół ds. zintegrowanej nauki i oceny Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej; Southwest Climate Adaptation Science Center (SWCASC), US Geological Survey National Climate Adaptation Science Center; oraz Multi-Campus Research Programs and Initiatives za pośrednictwem Biura Prezydenta Uniwersytetu Kalifornijskiego.
