Är orkanens säsong värre på grund av klimatförändringen? En forskare förklarar

Orkanen Harvey, med sin historiska mängd nederbörd över Texas, följt av en sträng orkaner Irma, Jose och Katia i Nordatlantiska bassängen 2017, har utlöst långvariga frågor om eventuella kopplingar mellan orkaner och klimat.

Kan vi verkligen skylla på dessa nya orkaner om klimatförändringar? Eller är de helt enkelt en tillfällighet för naturen som inträffar en gång i några årtionden, liknande de trippel orkanerna Beulah, Chloe och Doria tillbaka 1967?

Se även: Hurricane Florence: Ankomsttid, Regnprognos, Översvämningsförutsägelser

Att svara på dessa frågor ligger i hjärtat av den nuvarande orkanklimatforskningen som atmosfäriska forskare försöker förstå. Det finns tecken på att klimatförändringar kan påverka orkaner på flera olika sätt. Dessa signaler är emellertid otvivelaktiga på grund av vår otillräckliga förståelse för hur orkaner interagerar med miljön.

Länk till havstemperatur

Mycket som influensavirus morfer i olika miljöer och blir smittsamare vid kalla vintertemperaturer, orkaner beror på omgivningen för deras existens och rörelse. I vilken utsträckning omgivande miljö påverkar orkanutveckling är faktiskt bland de mest omfattande ämnena inom orkanforskning.

Bevis på miljöens roll på orkanutveckling har noterats sedan början av 1950-talet, men en stor milstolpe uppnåddes av Kerry Emanuel vid MIT i hans studier av orkandynamik i slutet av 1980-talet.

Hans idé var att överväga orkaner som värmemotorer som kan extrahera värme från havsytan och avgasera den i övre troposfären. På detta sätt kunde Emanuel få ett matematiskt uttryck som visar hur den maximala potentiella intensiteten som en orkan kan uppnå i en given miljö beror på havsytemperatur och temperatur nära toppen av den atmosfäriska troposfären runt 14 kilometer eller 8,8 mil ovanför hav. En varmare havytemperatur skulle resultera i en högre intensitet, enligt Emanuels formulering.

I huvudsak dikterar Emanuel förhållandet mellan orkanintensitet och havytemperaturen hur stark en orkan kan vara för ett givet miljötillstånd. Många studier har sedan bekräftat vikten av havytemperaturen vid kontrollen av orkanens maximala intensitet och föreslår en ökning med 2-3 procent i orkanstyrkan per 1 Celsius-grad ökning av havytemperaturen under gynnsamma förhållanden.

Ur detta perspektiv är det sålunda mycket frestande att hävda att orkanintensitetsvariationer måste vara kopplade till det globala klimatet på grund av havstemperaturernas viktiga roll i orkanutvecklingen. Faktum är att många studier av orkanintensitetsklimatologi anser havstemperaturen som en huvudproxy för att upptäcka den framtida trenden i orkanintensitetsförändringen.

Det gemensamma samförståndet mellan dessa studier är en slutsats att framtida orkaner tenderar att vara starkare än de i dagens klimat, förutsatt att havsytemperaturen fortsätter sin nuvarande uppvärmningsutveckling i framtiden.

Titta på Extremes för ledtrådar

Medan vi kan förvänta oss en ökning av orkanintensiteten som en följd av stigande havstemperaturer, visar det sig att det är väldigt annorlunda att tolka resultatet till en viss orkan.

För en intuitiv illustration av hur svårt detta kan vara, överväga hur klimatförändringar kan påverka aspekter av vårt väder, såsom den dagliga temperaturvariationen.

Till exempel kommer en framtida lufttemperaturuppvärmning på 0,5 grader under de kommande 10 åren att maskeras mestadels av någon daglig temperaturvariation, som ligger i intervallet 10 grader mellan dag och natt. I detta avseende skulle det vara skyndsamt att hoppa till en slutsats att Hurricane Harvey eller Irmas höga intensitet orsakas av klimatförändringar, helt enkelt eftersom fluktuationer i lokala väderförhållanden skulle kunna bidra mycket mer än klimatförändringssignaler.

Utöver de dagliga intensitetsfluktuationerna på grund av lokala miljöförhållanden kan orkaner också ha kaotiska beteenden som gör att deras intensitet varierar mycket. En ny studie visade att interna variationer av orkanintensitet kan vara så stor som 10-18 miles per timme, vilket är större än vad som skulle orsakas av klimatförändringar.

Å andra sidan bör man inte neka förneka något påstående att de extrema effekterna av orkanen Harvey eller Irma är symptom på klimatförändringar.

Vissa undersökningar har visat att förändringen i det globala klimatet kan leda till en förändring av strålningsbeteendet över Nordamerika. Floder relaterade till Harvey var ovanligt delvis eftersom stormen stallade över Texas för mycket längre än någon annan orkan. Så medan vår nuvarande kunskap inte tillåter oss att ansluta Harvey intensitet till några specifika klimatförändringar, kan Harveys avvikelse för en lång period över land vara en manifestation av förändringen i den globala cirkulationen i ett varmare klimat.

På samma sätt kan uppkomsten av tredubbla orkaner i Atlantbassängen under september 2017 vara en annan potentiell signal om de mer gynnsamma förutsättningarna för orkanbildning från klimatförändringen.

Ur det klimatologiska perspektivet är det frekvensen och omfattningen av dessa onormala extremiteter, såsom den långvariga perioden över orkanen Harveys land eller den extrema intensiteten av orkanen Irma, som ofta är av största intresse för forskare. Detta beror på att dessa ytterligheter är signaler av klimatförändringar som kan särskiljas från dagens variationer.

Gränser för vår förståelse

Tillsammans med klimatets direkta påverkan på orkanintensiteten är ett annat tänkbart inflytande av klimatet på orkaner skiftet av orkanens spårmönster i framtida klimat.

I princip kan en förändring av de globala luftcirkulationsmönstren påverka styrflödena som styr orkanrörelsen, som ett blad som bärs av en flod. Som sådan kan variationer i globala cirkulationer som hör samman med klimatförändringar medföra en annan grad av variation i orkanpåverkan som vi måste ta hänsyn till.

En ny klimatologisk studie under ledning av James Kossin vid University of Wisconsin föreslog en poleward förskjutning av orkanens maximalintensitetsplats i ett uppvärmningsklimat.Men till skillnad från sambandet mellan orkanintensitet och omgivande miljö är kopplingen mellan global cirkulationsbyte och orkanrörelse mycket svårare att kvantifiera för närvarande.

Se också: Hurricane Florence Evacuation: South Carolina har vridit I-26 i en envägsgata

Medan forskning om orkaner ger oss en bra känsla för hur orkaner skulle förändras i ett varmare klimat, mäter denna förändring och i synnerhet binder en unik egenskap hos en viss orkan till klimatförändringen utöver den nuvarande konfidensnivåen.

I verkligheten finns det flera andra faktorer som starkt kan störa orkanutvecklingen, såsom förändring av atmosfärstemperaturen med höjd. Dessa faktorer påverkar interaktionen mellan orkaner och omgivningen. Dessa är emellertid mycket svåra att kvantifiera i samband med klimatförändringar på grund av de olika tidsskalorna mellan orkanutveckling - uppmätt efter dagens och veckors ordning - och klimatförändringen, som inträffar under decennier.

Från en forskares perspektiv är bristen på förståelse för klimatpåverkan på orkanen besviken, om inte irriterande. Å andra sidan fortsätter dessa osäkerheter att motivera oss för att söka efter eventuella kopplingar mellan orkaner - inklusive deras intensitet, frekvens, tidpunkten för bildandet och platsen - och klimatet. Bättre förståelse av orkan-klimatrelation behövs, eftersom det i sista hand kan bidra till att tjäna samhället.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Chanh Kieu. Läs den ursprungliga artikeln här.