Zalewają nas rzeki atmosferyczne

W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Advances (Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara) klimatolog Qinghua Ding i ja wykazaliśmy, że w ciągu ostatnich czterech dekad rzeki atmosferyczne przesunęły się o około 6 do 10 stopni w stronę obu biegunów.Tworzą się one w wielu częściach świata i zapewniają ponad połowę średniego rocznego napływu wody w wielu regionach, takich jak zachodnie i południowo-wschodnie wybrzeże USA, w Azja Południowo-Wschodnia , Nowa Zelandia, północna Hiszpania, Portugalia, Wielka Brytania i południowo-środkowe Chile .

W samej Kalifornii rzeki atmosferyczne odpowiadają nawet za 50 proc. rocznych opadów. Cykl rzek atmosferycznych zimą może przynieść wystarczająco dużo deszczu i śniegu, aby zakończyć suszę , jak miało to miejsce w niektórych częściach regionu w 2023 roku.

Podczas gdy rzeki atmosferyczne mają podobne pochodzenie (zasilanie wilgocią z tropików), niestabilność atmosferyczna prądu strumieniowego pozwala im skręcać w stronę biegunów na różne sposoby. Nie ma dwóch takich samych rzek atmosferycznych. Klimatologów szczególnie interesuje zbiorowe ich zachowanie. Rzeki atmosferyczne są powszechnie widoczne w strefie pozazwrotnikowej , regionie pomiędzy 30 a 50 stopniem szerokości geograficznej na obu półkulach.

Nasze badanie pokazuje, że rzeki atmosferyczne w ciągu ostatnich czterech dekad przesuwały się w kierunku biegunów. Od 1979 roku na obu półkulach aktywność wzrosła wzdłuż 50 stopni szerokości geograficznej północnej i 50 stopni szerokości geograficznej południowej, podczas gdy zmniejszyła się wzdłuż 30 stopni szerokości geograficznej północnej i 30 stopni szerokości geograficznej południowej  W Ameryce Północnej oznacza to więcej rzek atmosferycznych zalewających Kolumbię Brytyjską i Alaskę.

Globalna reakcja łańcuchowa

Jednym z głównych powodów tych przesunięć są zmiany temperatur powierzchni morza we wschodniej tropikalnej części Pacyfiku . Od 2000 roku wody we wschodniej tropikalnej części Pacyfiku mają tendencję do ochładzania się, co wpływa na cyrkulację atmosferyczną na całym świecie. To ochładzanie, często związane z warunkami La Niña , wypycha rzeki atmosferyczne w kierunku biegunów. Można wyjaśnić go jako łańcuch powiązanych ze sobą procesów.

Podczas gdy za sprawą La Niña temperatura powierzchni morza spada we wschodnim tropikalnym Pacyfiku, cyrkulacja Walkera — gigantyczne pętle powietrza, które wpływają na opady, gdy wznoszą się i opadają nad różnymi częściami tropików — wzmacnia się nad zachodnim Pacyfikiem. Ta silniejsza cyrkulacja powoduje rozszerzenie się pasa opadów tropikalnych, a z kolei one w połączeniu ze zmianami we wzorach wirów atmosferycznych powodują anomalie wysokiego ciśnienia i wzorce wiatru , które kierują rzeki atmosferyczne dalej w kierunku biegunów.

Natomiast gdy mamy do czynienia z El Niño temperatura powierzchni morza jest wyższa, a mechanizm działa w przeciwnym kierunku, przesuwając rzeki atmosferyczne tak, aby nie przemieszczały się tak daleko od równika.

Zmiany te podnoszą ważne pytania o to, w jaki sposób modele klimatyczne przewidują przyszłe zmiany w rzekach atmosferycznych. Obecne modele mogą niedoszacowywać naturalnej zmienności , takiej jak zmiany w tropikalnym Pacyfiku, które mogą znacząco wpływać na rzeki atmosferyczne. Zrozumienie tego związku może pomóc prognostykom w dokonywaniu lepszych przewidywań dotyczących przyszłych wzorców opadów i dostępności wody.

Dlaczego ta zmiana biegunów jest taka ważna?

Zmiana wód rzek atmosferycznych może mieć duży wpływ na lokalny klimat.

W subtropikach, gdzie rzeki atmosferyczne stają się rzadsze, skutkiem mogą być dłuższe susze i mniej wody. Wiele obszarów, takich jak Kalifornia i południowa Brazylia, jest zależnych od rzek atmosferycznych, aby opady deszczu mogły wypełnić zbiorniki i wspierać rolnictwo. Bez tej wilgoci obszary te musiałyby stawić czoła większym niedoborom wody, co wywarłoby presję na społeczności, gospodarstwa rolne i ekosystemy.

Na wyższych szerokościach geograficznych rzeki atmosferyczne przemieszczające się w kierunku biegunów mogą powodować intensywniejsze opady deszczu, powodzie i osuwiska w miejscach takich jak północno-zachodnia część Pacyfiku w USA , Europa , a nawet regiony polarne.

W Arktyce więcej rzek atmosferycznych może przyspieszyć topnienie lodu morskiego , przyczyniając się do globalnego ocieplenia i wpływając na zwierzęta, które są zależne od lodu. Wcześniejsze badanie, w którym brałem udział, wykazało, że tendencja w letniej aktywności rzek atmosferycznych w całej Arktyce od 1979 roku mogła przyczyniać się do 36 proc. wzrostu wilgotności w okresach letnich. 

Co to oznacza dla przyszłości

Jak dotąd przesunięcia które zaobserwowaliśmy, odzwierciedlają głównie zmiany spowodowane procesami naturalnymi, ale globalne ocieplenie wywołane przez człowieka również odgrywa rolę. Oczekuje się, że zwiększy ono ogólną częstotliwość i intensywność rzek atmosferycznych, ponieważ cieplejsza atmosfera może utrzymać więcej wilgoci .

Nie jest jasne jak może się to zmieniać, gdy planeta nadal się ociepla. Przewidywanie pozostaje niepewne, głównie ze względu na trudności w przewidywaniu naturalnych wahań między El Niño i La Niña, które odgrywają ważną rolę w zmianach rzek atmosferycznych. W miarę jak świat staje się cieplejszy, rzeki atmosferyczne — i krytyczne deszcze, które ze sobą niosą — będą zmieniać swój bieg. Musimy zrozumieć i dostosować się do tych zmian, aby społeczności mogły nadal prosperować w zmieniającym się klimacie.

Autor: Zhe Li, Postdoctoral Researcher in Earth System Science, University Corporation for Atmospheric Research

Artykuł pochodzi z serwisu The Conversation i został opublikowany w oparciu o licencję Creative Commons. Przejdź do oryginalnego artykułu