Wczesnym latem 2022 roku w Chinach doszło do niezwykłego zjawiska atmosferycznego. Na północy i południu kraju wystąpiły jednocześnie najsilniejsze od 1979 roku upały i opady deszczu, których skutki bezpośrednio dotknęły ponad 50 milionów osób[i]. Tego rodzaju złożone zdarzenia ekstremalne są szczególnie niebezpieczne, ponieważ powodują kaskadowe katastrofy w jednym czasie, utrudniające reakcję służb i zwiększające potencjalne straty. Badacze odkryli, że kluczową rolę w tych pogodowych zawirowaniach odegrała anomalia temperatury powierzchni oceanu (SST) na północnym Atlantyku.
Oprac. Redakcja, na podstawie „Impacts of the North Atlantic SST on the compound extreme of south-rainstorm and north-heatwave in east of China during early summer 2022”.
Między 21 maja i 21 czerwca 2022 roku Chiny zmagały się z bezprecedensowymi ekstremami pogodowymi, którym naukowcy nadali nazwę „South Rainstorm and North Heatwave” (SRNH). W południowych prowincjach, położonych na wybrzeżu Morza Południowochińskiego, wystąpiły największe od dekad opady deszczu, tzw. „dragon boat rain”[ii] – w wielu regionach średnie sumy przekroczyły 500 mm, a na dwóch stacjach meteorologicznych zanotowano wartości ponad 1600 mm. Skala tego zjawiska była wyjątkowa, oszacowano że opady były wyższe aż o 90 proc. od średniej (za okres maj-czerwiec) z lat 1979-2021. W efekcie doszło do powodzi rzecznych oraz miejskich typu flash-floods, a także osunięć ziemi i lawin błotnych, które pośrednio dotknęły około 130 mln osób (znacznie więcej niż w latach 2020-2021 i 2023-2024, wówczas mówiono o 10-20 mln poszkodowanych). W tym samym czasie obszary śródlądowe północnych Chin nawiedziła fala upałów – rekordowa nie tylko pod względem długości trwania (32 dni), ale także średniej temperatury maksymalnej (29,1 st. Celsjusza –najwyższa wartość od 1979 roku). Spowodowała przeciążenie systemów energetycznych, zagrożenie suszą i pożarami, stanowiąc poważne wyzwanie dla zdrowia publicznego. Szacuje się, że nawet 150 mln osób mogło być wystawionych na różne następstwa ekstremalnych temperatur.
Mechanizmy klimatyczne stojące za SRNH
Zjawisko SRNH (South Rainstorm and North Heatwave) – czyli jednoczesne wystąpienie ulewnych deszczy na południu Chin i fali upałów na północy – nie było przypadkowe. Badacze zidentyfikowali złożony łańcuch powiązanych procesów atmosferycznych i oceanicznych sięgających północnego Atlantyku, które doprowadziły do tej niezwykłej sytuacji. W lutym i marcu 2022 roku wystąpiła silna anomalia SST, charakteryzująca się nadzwyczaj dużymi różnicami temperatury pomiędzy cieplejszymi wodami Basenu Północnoamerykańskiego (w rejonie Nowej Funlandii) i chłodniejszymi wokół Islandii. Wywołała ona tzw. falę Rossby’ego[iii] – rodzaj fali atmosferycznej, która odgrywa kluczową rolę w globalnej dystrybucji ciepła i kształtowaniu pogody. Jej pojawienie się doprowadziło do rekordowego wzmocnienia prądu strumieniowego nad Azją Wschodnią i w efekcie utworzenia się silnej antycyklonalnej cyrkulacji – to ona była odpowiedzialna za długotrwałe utrzymywanie się bezchmurnej i gorącej aury nad górami Ałtaj i północnymi Chinami. Równocześnie nad inną część kontynentu napływały dwie różne masy powietrza związane z wyżem nad zachodnim Pacyfikiem – zimna oraz ciepła i wilgotna, które zderzając się ze sobą w rejonie południowych Chin wywoływały ulewne opady deszczu. Wszystkie te czynniki – anomalie SST, fala Rossby’ego, prąd strumieniowy, antycyklon, zimny wir i wyż nad Pacyfikiem – działały jednocześnie i wzajemnie się wzmacniały, prowadząc do rekordowej fali upałów i najsilniejszych od dekad opadów deszczu.
Dlaczego modele zawiodły?
Mimo że SRNH z 2022 roku poprzedziły wyraźne sygnały klimatyczne, to żaden z zaawansowanych numerycznych modeli (w tym ECMWF, UKMO, JMA, CMCC) nie przewidział możliwości wystąpienia anomalii STT w północnym Atlantyku, a prognozy nie wskazywały na ryzyko fali upałów i ulewnych upałów w Chinach. Tylko jeden z modeli (ECCC z Kanady) sygnalizował słabe nieprawidłowości w odniesieniu do prądu strumieniowego – co ciekawe pozostałe wskazały błędny kierunek zmian. Podczas eksperymentu z użyciem modelu CAM5 okazało się, że po uwzględnieniu anomalii SST, program właściwie ocenił ryzyko pojawienia się silniejszego prądu strumieniowego oraz powstanie układów cyrkulacji powietrza odpowiadających za SRNH. Model bardzo dokładnie odtworzył również ekstremalne wartości temperatury i opadów z 2022 roku. Podobne wyniki uzyskano metodą wielokrotnej regresji liniowej, wykorzystując dane z lat 1979-2021. Model MLR przewidział ekstremalne warunki atmosferyczne i osiągnął wyjątkową zgodność z rzeczywistymi obserwacjami (np. Tmax: 27.9°C vs 29.1°C; sumy opadów: 427 mm vs 492 mm). Testy pokazały, że tradycyjne modele prognozowania zawodzą, jeśli nie uwzględni się w nich złożonych interakcji ocean–atmosfera.
Jak lepiej przewidywać?
Wyniki prac chińskich badawczy pokazały, że prognozowanie złożonych ekstremów klimatycznych wymaga bardziej szczegółowego uwzględnienia zjawisk związanych z globalnymi cyrkulacjami oceanicznymi i atmosferycznymi oraz integracji statystycznych modeli z fizycznymi symulacjami. Nadal wysokie emisje gazów cieplarnianych, a także pogarszanie się zdolności ekosystemów do absorpcji dwutlenku węgla oznaczają, że współczesna zmiana klimatu nabiera rozpędu i przez dekady będzie oddziaływać na pogodę, przynosząc w wielu regionach świata coraz bardziej ekstremalne zjawiska atmosferyczne. W tym kontekście kluczowym zadaniami dla zapewnienia bezpieczeństwa społeczeństwa i gospodarki konieczny jest rozwój hybrydowych modeli predykcyjnych, udoskonalanie globalnych systemów obserwacji oraz uruchamianie lokalnych systemów wczesnego ostrzegania – a wszystko to z uwzględnieniem złożonych interakcji klimatycznych.
[i] Global, regional and national trends and impacts of natural floods, 1990-2022.
[ii] Intensywne opady deszczu w okresie maj-czerwiec występują w Chinach bardzo często. Zbiegają się one w czasie ze Świętem Smoczych Łodzi, jednym z najważniejszych wydarzeń w Państwie Środka.
[iii] https://pl.wikipedia.org/wiki/Fale_Rossby%E2%80%99ego
