Globe Views
500 things that everyone should know ...
Home | About Us

Menneskeskapte effekter på Tropical Cyclone aktivitet

(Revidert januar 2006) kerry Emanuel Program i Atmospheres, hav, og Klima Massachusetts Institute of Technology Cambridge, MA 02139, USA I. Ofte stilte spørsmål om global oppvarming og orkaner 1) Q:. Er den globale oppvarmingen forårsaker flere orkaner? A: Nei Det globale, årlige hyppigheten av tropiske sykloner (generisk, meteorologiske sikt for stormen som kalles en tropisk storm eller orkan i Atlanterhavet) er ca 90, pluss eller minus 10. Det er ingen indikasjon overhodet av en langsiktig trend i dette nummeret. 2) Spørsmål:. Men jeg har lagt merke til at det synes å ha vært mye mer orkaner, som begynner rundt 1995. A: Du har sannsynligvis bor i Nord-Amerika, Mellom-Amerika eller Europa og snakker om orkaner i Nord-Atlanteren. (Det er viktig å huske på at bare 11% av alle orkaner oppstår i Atlanterhavet, resten er i Stillehavet og Det indiske hav.) Det har vært en stor oppgang i frekvensen av Atlantic orkaner, som begynner i 1995. Dette tilsvarer en oppgang i tropiske North Atlantic overflatetemperaturen i havet, noe som er svært sannsynlig en respons på økende menneskeskapte klimagasser. Det er viktig å merke seg at på sensommeren og tidlig høst tropiske Atlanterhavet overflatetemperaturen i havet tett følger den nordlige halvkule betyr overflatetemperatur (inkludert land), noe som gjør det lite sannsynlig at regionale atlantisk klima fenomener påvirker tropiske havtemperaturer (og dermed påvirker orkaner ) på tidsskalaer på mer enn noen få år. Spesielt er det ingen bevis for "naturlige sykluser" av enten Atlantic orkan aktivitet eller tropiske Atlanterhavet overflatetemperaturen i havet. 3) Q:. Er intensiteten av orkaner øker med tiden? A: Det finnes bevis på at det er. Registreringer av orkan aktivitet over hele verden viser en oppgang både maksimal vindhastighet i og varigheten av orkaner. Den energien som frigjøres ved gjennomsnittlig orkan (igjen vurderer alle orkaner verdensbasis) synes å ha økt med rundt 70% i de siste 30 årene eller så, tilsvarende ca 15% økning i maksimal vindhastighet og en 60% økning i storm levetid . 4) Spørsmål:. Men er ikke det mange feil i orkan posten? A: Ja, det er. Pålitelige registreringer av vindhastigheter i orkaner over det åpne havet gå tilbake bare til rundt 1950, da flyet rekognosering av orkaner begynte over Nord-Atlanteren og vestlige North Pacific, før det ble bare gode målinger av vindhastighet gjort når orkaner gjorde landfall eller passerte over øyer eller skip med måleutstyr. Dessverre har metoder for å måle eller estimere vindhastighet fra fly utviklet seg over tid, og disse endringene ble ikke alltid godt dokumentert. Siden ca 1980, er det vind estimater for alle orkaner globalt, basert på satellittbilder, men disse er ikke så god som fly målinger. 5) Spørsmål:. Så hvordan kan du bestemme trender med slike data? A: Heldigvis har midler til å estimere den sentrale overflatetrykk i orkaner vært nokså konstant med tiden. I praksis, er sentral trykk godt korrelert med maksimal vindhastighet, og derfor kan brukes til å oppdage endringer i måten vindene ble estimert fra press. Også, i en stor nok prøve av hendelser, blir vindhastigheter godt korrelert med en mengde ringe "potensiell intensitet", som er en funksjon av temperaturen av både havet og atmosfæren. Vi har ganske god oversikt over informasjon som er nødvendig for å beregne potensiell intensitet, og så kan sammenligne estimert vindhastigheter med estimert potensiell intensitet for store nok prøver. Dette er en annen kontroll av kvaliteten av vinden anslag. Selv på den sørlige halvkule, der det aldri har vært fly observasjoner av orkaner, de satellittbaserte estimater sammenfaller godt med beregninger av potensiell intensitet. 6) Spørsmål:. Du sier at pålitelige registreringer av orkan vindstyrke gå tilbake bare til ca 1950, så hvordan kan du si at det ikke var enda flere intense stormer før 1950? Hvordan kan du hevde at oppgangen i de siste 50 årene er en konsekvens av global oppvarming? A: Vi kan ikke si sikkert. Det vi kan si er at alt vi har sett, følger endringen i orkan energiforbruket svært tett endringen i tropiske overflatetemperaturen i havet. Når havoverflaten temperaturen faller, faller energiforbruket, og omvendt, når det stiger, skjer det samme med energiforbruket. Både teori og modeller av orkanen intensitet spår at dette bør være det også. I motsetning til orkan posten, er registrering av tropiske havtemperaturen mindre utsatt for feil og går tilbake 150 år eller så. Videre har geokjemiske metoder blitt utviklet for å antyde havoverflatetemperatur fra koraller og fra skallene etterlatt av mikro-organismer som lever nær overflaten, og disse kan brukes til å anslå havoverflatetemperatur de siste flere tusen år. Disse postene sterke indikasjoner på at 0,5 grader celsius (1 grad Fahrenheit) oppvarming av den tropiske hav vi har sett i de siste 50 årene er enestående for kanskje så lenge som noen få tusen år. Forskere som arbeider på disse postene tror derfor at den siste økningen er menneskeskapt. 7) Q: Betyr dette at vi ser mer orkan-forårsaket skader i USA og andre steder? A: Det er en stor oppadgående trend i orkan skade i USA, men alle eller nesten alle av dette skyldes økende kystbefolkningen og bygning i orkan-utsatt områdene. Når denne økningen i befolkningen og rikdommen er rede for, er det ingen merkbar trend igjen i orkan skade data. Heller ikke ville vi forvente å se noen, til tross for økningen i global orkan makt. Årsaken er en enkel sak statistikk: Det er altfor få orkan strandhogg å kunne skjelne noen trend. Tenk at frem til Katrina, orkanen Andrew var det dyreste orkanen i amerikansk historie. Men det skjedde i en inaktiv år, det var bare 7 orkaner og tropiske stormer. Data på amerikanske landfalling stormer er bare ca 2 tideler av en prosent av dataene vi har om globale orkaner over sine hele levetid. Dermed mens vi kan allerede påvise trender i data for global orkanaktiviteten vurderer hele livet hver storm, anslår vi at det vil ta minst en annen 50 år å oppdage eventuelle langsiktige trenden i USA landfalling orkan statistikk, så kraftig er den rollen av sjanse i disse tallene. 8) Q: Jeg samler fra denne siste diskusjonen at det ville være absurd å tillegge for Katrina-katastrofen til global oppvarming? A: Ja, det ville være absurd. 9) Q: OK, kanskje vi ikke vil se global oppvarming effekter i landfalling orkaner for ytterligere 50 år eller så, men bør ikke vi fortsatt være bekymret for det? A: Svaret på dette spørsmålet er i stor grad et spørsmål om ens geografiske og tidshorisonter. For USA-sentriske bekymringer over de neste 30-50 år, etter den desidert viktigste orkan problem vi står overfor er demografisk og politisk. Tenk at Katrina, så fryktelig som det var, var på ingen måte enestående, meteorologisk sett. Mer intense stormer har rammet den amerikanske kysten for lenge siden. Det store problemet er hodestups rush til tropiske kystlinjer, kombinert med føderale og statlige retningslinjer som subsidiere risikoen pådratt kyst utvikling. Privat eiendom forsikring er sterkt regulert av hver stat, og politisk press holder prisene lave i høy-risiko områder som tropiske kystlinjer, og dermed oppmuntre folk til å bygge spinkel strukturer der. (De som bor i lav-risiko områder betale for dette i kunstig høye premier.) Federal flom forsikringen betaler for stormflo skade, og som privat forsikring, dets priser reflekterer ikke den sanne risiko. Vi er subsidiering risikoatferd og bør ikke bli overrasket over resultatet. På den annen side, hvis en syn ikke begrenset til USA, men er global og / eller en tidshorisont er mer enn 50 år, kan den globale oppvarmingen faktisk begynner å ha en merkbar innflytelse på orkan skade, spesielt når kombinert med projiserte økninger havnivå. Essay 1. Innledning Blant de mer indirekte effekter av globale klimaendringer er en mulig endring i tropisk syklon aktivitet. Vi er mest opptatt av tre aspekter av orkan aktivitet: deres frekvens, sin intensitet, og geografisk fordeling. Enhver endring i hvor ofte orkaner streik befolket land er av åpenbare bekymring. Men hvor mye skade øker omtrent som tredje potens av den maksimale vindstyrke i uvær, så i praksis er vi opptatt av mer med intense stormer. Hvis noen aspekter av klimavariasjon skulle føre til færre orkaner, men mer intense seg, kan vi forvente flere tap. Vi vil også være bekymret hvis klimaendringene skulle føre orkaner som kan oppleves i deler av verden nå fri fra dem, eller å slutte å være erfarne i regioner de nå problemer. Fra et vitenskapelig synspunkt, disse problemet er helt atskilt. De faktorene som styrer intensiteten av orkaner synes å være ganske forskjellig fra de som styrer deres frekvens, og dette gjenspeiles i den observasjon at noen sesonger produsere svært få, men svært intense stormer. (Fra 1992 sesongen hadde noen stormer, men det produsert orkanen Andrew.) Den geografiske fordelingen av orkaner over en statistisk stort utvalg bestemmes av funksjonene i stor skala sirkulasjon av atmosfæren og i havet som kan i prinsippet være simulert av globale sirkulasjon modeller. En fjerde karakteristisk for orkaner, deres geometriske størrelse, har fått mindre oppmerksomhet. Diameteren på tropiske sykloner spenner over nesten en faktor på ti: de minste observerte stormer kan plasseres helt i øynene av de største. En storm som radial dimensjon er dobbelt så stor som en annen vil føre kanskje så mye som fire ganger skaden (alt annet likt) siden skaden sporet vil være dobbelt så bred og hvert punkt i det vil oppleve skadelige vinder for dobbelt så lenge . Omfanget og området dekket av hav bølger og stormflo vil også bli større. Katrina av 2005 er en uhyggelig eksempel på et stort orkan. Men så lite er nå kjent om de faktorene som bestemmer den geometriske størrelsen på individuelle stormer som vi ikke er i stand til å diskutere saken her. I de følgende avsnittene, fokuserer vi i stedet på de faktorer som påvirker intensitet, hyppighet og geografisk fordeling av orkaner. Deretter presenterer vi noen empiriske bevis for å endre orkan aktivitet. Avslutningsvis diskuterer vi nye tiltak for å empirisk forholde tropisk syklon aktivitet til klimaet ved å rekonstruere fortiden storm aktivitet fra den geologiske posten. 2. Intensitet Intensiteten av en individuell orkan, målt konvensjonelt ved sin maksimale overflate vindhastighet eller minimum marktrykket, påvirkes til enhver tid av en stor og komplisert rekke fysiske prosesser styrende samspillet av storm med underliggende havet og med sin atmosfæriske miljø. Få av disse prosessene er godt forstått. For en gitt temperatur og hav atmosfærisk termodynamiske miljø, er det en øvre grense på intensiteten at en storm kan oppnå, men svært få stormer oppnå dette bundet i praksis. (For en mer utfyllende drøfting av teorien begrense intensiteten, klikk her.) Selv om svært få faktiske stormer nå sine begrense intensiteten, viser det seg at når en stor nok utvalg av hendelser er vurdert, fordelingen av intensiteter skalaer meget pent med begrensende intensitet (heretter referert til som den potensielle intensitet), som vist av Emanuel (2000). Dette betyr at en prosent endring i potensialet intensitet innebærer at, over et stort nok prøve, bør intensiteten av orkaner endres, i gjennomsnitt, med samme prosentandel. Det er grunn til å være bekymret for at den menneskeskapte tillegg av klimagasser til atmosfæren kan føre til en økning i energi tilgjengelig for tropiske sykloner, og derfor til en økning i den potensielle intensitet, og disse er omtalt i en tidligere artikkel av forfatteren (Emanuel , 1987). Klimagasser redusere mengden av infrarød stråling forlater jordens overflate, og med mindre det er en kompenserende reduksjon i mengden av solinnstrålingen overflaten av skyer (men dette er komplisert fordi skyer også felle utgående infrarød stråling), må havet miste overflødig varme ved økt fordampning av sjøvann. Det er bare to måter å oppnå dette: enten den termodynamiske ulikevekt mellom de tropiske hav og atmosfære må øke eller gjennomsnittlig overflaten vindhastighet må øke. Hvis de termodynamiske ulikevekt øker, så øker også den potensielle intensitet av orkaner (med mindre den termodynamiske effektiviteten var å redusere, men faktisk effektiviteten øker også når klimagasser til atmosfæren. Ikke bare innspill temperatur (havoverflaten temperatur) økning, av de grunner som er gitt ovenfor, men temperaturen av tropopausen avtar, fordi den ekstra klimagassen på høye nivåer fører til mer effektiv emisjon av infrarød stråling og således mer kjøling). Hvis gjennomsnittlig vindhastighet nær overflaten av de tropiske hav ikke endrer seg, predikerer teori om at vindhastigheter i orkan bør øke omtrent 5% for hvert 1oC økning i tropiske hav temperatur (Emanuel, 1987). Datamodeller bekrefter tendensen, men tildele en litt mindre omfanget av økningen (Knutson og Tuleya, 2004). Det er en viss usikkerhet, men om størrelsen av økningen i potensiell intensitet orkaner medfølgende økninger i menneskeskapte klimagasser. Den viktigste kilden til usikkerhet plager beregninger av økningen har å gjøre med usikkerhet i forutsi den globale oppvarmingen selv, og disse har å gjøre med tilbakemeldinger prosesser i klimasystemet, spesielt de som involverer vanndamp og skyer. rektor tilbakemelding i klimasystemet: mengden av vanndamp i atmosfæren. Var vanndampinnhold og uklarhet å ligge fast, dobling atmosfærisk karbondioksid vil gi en tropisk havoverflaten temperaturøkning på bare ca 0,5 C og en knapt merkbar økning i den potensielle intensitet av tropiske sykloner. De fleste Klimamodellsimulering gi mye større økninger enn dette, på grunn av en positiv feedback loop som involverer økende atmosfærisk vanndamp. Men fysikken i prosessene som styrer vanndamp i atmosfæren er dårlig forstått, og enda mer dårlig representert i klimamodeller, og hva som faktisk skjer i atmosfæren er i stor grad ukjent grunn av dårlig målinger. Det er nå allment anerkjent at forbedringer i å forstå og forutsi klima hengslene i stor grad på en bedre forståelse av prosessene som styrer atmosfærisk vanndamp og skyer. Blant de miljømessige faktorene som påvirker intense orkaner er vertikal vindskjær. Dette er bare den hastigheten som bakgrunnen horisontale vinden varierer med høyden. Selv beskjedne størrelsene på skjær hindre svake forstyrrelser fra intensivere og kan også begrense intensiteten av modne stormer. Vertikal skjær påvirker stormen dynamikken på mange måter, noen av disse er godt forstått. Det virker for å vippe sirkulasjonen av stormen, muligens forstyrre flyten av luft i, opp og ut gjennom den. Også, gjennom et komplekst dynamisk samspill, styrker det en couplet av opp-ned-bevegelse, skrevende stormen sentrum. Dette i sin tur fører til en asymmetrisk fordeling av skyer og regn, og kan også forstyrre viktig prosess for varmeoverføring fra havet, som er spesielt viktig under øyet veggen. Endelig forårsaker vertikal skjærkraft tørr luft fra miljøet til trenge innover nærmere kjernen av stormen. Dette kan føre til dannelse av kalde, tørre downdrafts i eyewall, delvis eller helt å utligne kritiske fukting av grensesjiktet luften ved havet. Ikke alle dynamiske interaksjoner av tropiske sykloner med sitt miljø er skadelig for storm intensitet. Tropiske meteorologer i 1940 lagt merke til at samspillet mellom sykloner og visse funksjoner i flyten ved svært høye høyder kan føre intensivering. Arbeid med Bosart og Bartlo (1991) og ved Molinari et al. (1995) har støpt analysene av slike interaksjoner i en moderne dynamisk rammeverk, noe som gjør fysikken av samspillet noe mer tydelig. Det fremgår av dette arbeidet at under de rette omstendigheter kan tilnærming av en stor høyde syklonisk sirkulasjon føre til en eksisterende tropisk syklon å intensivere, eller en begynnende en å utvikle. Det er også flere eksempler på sterke høyt nivå cyclonic uregelmessigheter fører til utvikling av sterke overflaten sykloner med noen av karakteristikkene av tropiske stormer, selv over relativt kjølig havet vann. En slik storm skjedde over hele den vestlige Nord-Atlanteren i oktober 1992, og forårsaket omfattende kyst skader i det nordøstlige USA Samspillet av orkaner med den underliggende havet kan føre til betydelig reduksjon av stormens intensitet. Dette har nå blitt godt dokumentert i modellering studier (f.eks Khain og Ginis 1991; Schade og Emanuel, 1999). Hurricanes røre kaldt vann opp til overflaten, noe som reduserer mengden av varme som strømmer inn i stormen. Omfanget av effekten avhenger av tykkelsen av det varme lag av vann på toppen av havet, på hastigheten av storm, og på dens geometriske størrelse. Typiske reduksjoner av intensitet fra den potensielle intensitet er i størrelsesorden på 30%. Åpenbart er det mange og varierte prosesser som påvirker intensiteten av individuelle orkaner. Vi vil gjerne vite hvordan alle disse påvirker de statistiske fordelinger av orkanen intensitet i en gitt klima, men dette vil kreve en langt bedre forståelse av orkan dynamikk enn vi har i dag. En begrensende faktor fremgang er de enorme beregningsorientert krav simulere i tre dimensjoner hele utvalget av skalaer og fysikk som preger tropiske sykloner. Datamaskiner er knapt rask nok til å simulere samspillet av en orkan med sin miljø med en romlig oppløsning nok til å simulere de enkelte cumulonimbusskyer som er de virkelige agenter for vertikal varmetransporten i orkaner. Men vi kan forvente store forbedringer i datamaskinen evne, hvis den siste tiden er en guide. 3. Frekvens Svært få atmosfæriske prosesser er så dårlig forstått som tropisk cyclogenesis. På tross av mange års studier, er det fortsatt i stor grad et spørsmål om gjetting om hvorvidt en bestemt tropisk forstyrrelse vil bli en orkan. Takket være arbeidet til Gray (f.eks Gray, 1988), vet vi nå de atmosfæriske forholdene som må råde for genesis å skje, men eksistensen av slike forhold, som ikke er uvanlig i tropene, er på ingen måte en garanti for genesis. Det har vært kjent i mange år at tropiske sykloner ikke oppstår spontant, som gjør andre typer stormer, men må bokstavelig utløses av forstyrrelser av uavhengige opprinnelse. Hyppigheten av tropiske cyclogenesis er et produkt av utbredelsen av Grays nødvendige betingelser og hyppigheten av egnede initiere forstyrrelser. Men vi vet ennå ikke hva som gjør en potensiell initiere forstyrrelser egnet og annen uegnet. Noen siste utviklingen gjør tilby håp, men at vi snart kan forstå genesis godt nok til å være i stand til å forutsi den statistiske hyppigheten av syklonen forekomst gitt status for klimaet. En slik utvikling er påvisning av Landsea og Gray (1992) av visse sterke empiriske forhold mellom Atlantic orkan aktivitet og andre signaler i klimasystemet. Eksistensen av slike signaler har klart hint om fysikken i genesis, men disse sporene har ennå ikke avslørt. En annen utvikling stammer fra noen nylige samarbeid med numeriske orkan simuleringsmodeller og fra en rekke feltforsøk utført i begynnelsen av 1990-tallet i den vestlige og østlige tropiske Stillehavet. Det ser ut til at en nødvendig og kanskje tilstrekkelig betingelse for Genesis er etableringen av en søyle av meget fuktig luft som strekker seg gjennom hele dybden av den tropiske troposfæren og er ca 50 til 100 miles bred. (Normalt er tropisk atmosfære noe tørr i midterste nivåer.) Tordenbyger som deretter utvikle innenfor denne fuktige søyle ikke produserer de tørre, kalde downdrafts som karakteriserer de fleste slike stormer og som motsette tendens fordampning fra havet til fukte atmosfæren. Disse kalde, tørre downdrafts er drevet av den delvise fordampning av fallende regn, men innenfor den fuktige søyle, er fordamping reduseres og downdraft formasjonen er hemmet. Dannelsen av disse fuktige pilarene synes å være mulig gjennom en rekke forskjellige mekanismer, inkludert løfting av tropiske grenselaget i et tropisk forstyrrelse slik som en østlig bølge. Fuktige søyler danner også naturlig i tropiske sky klynger, etter mekanismer som ennå ikke er klarlagt. Problemet med å forutsi hvordan tropisk syklon frekvens kan reagere på klimaendringer kan deles inn i to deler: forutsi hvordan utbredelsen av Grays nødvendige forholdene vil endre, og forutsi hvordan hyppigheten og styrken av potensielle initierende forstyrrelser vil endre seg. Elementære hensyn taler for at menneskeskapte økningen i drivhusgasser vil redusere den tidligere og øke sistnevnte. Veldig kort, er styrken i svært stor skala tropiske opplag som monsoons og passatvindene forventes å øke. (Selv om pol-til-ekvator overflatetemperatur gradient synker, graderinger i høyereliggende strøk øker, og i nettet, styrken av termisk direkte opplag øker.) Generelt vil dette være ledsaget av en økning i vertikal vindskjær, spesielt i den øvre troposfæren (vindskjær i nedre troposfæren faktisk minker). Dette ville veier i favør av færre tilfeller av tropisk cyclogenesis. På den annen side, kan det hende at mer energisk storskala sirkulasjon favorisere flere og sterkere potensielle initierende forstyrrelser, som østlige bølger. Dette ville vekt til fordel for mer tropiske sykloner. Således problemet er kompleks, og enkel resonnement produserer tvetydige resultater. Vår gruppe på MIT har nylig oppdatert Grays genesis indeksen tilnærming, ved hjelp potensiell intensitet, relativ fuktighet, lavt nivå virvling, og dype troposfærisk vindskjær som prediktorer. Vi har utviklet en ny indeks, beskrevet i en preprint for 26. konferansen om orkaner og tropiske Meteorologi i 2004 (tilgjengelig ved å klikke her). Denne indeksen gjør en god jobb å forutsi både sesongmessige syklus og den geografiske fordelingen av orkanen genesis, som illustrert her. Globale klimamodeller (GCM) har blitt brukt av en rekke grupper for å utforske endringer i tropiske syklonen aktivitet i en dobbel CO2 verden. Til dags dato har hver av disse gruppene undersøkt endringer i aktiviteten tropiske sykloner produsert eksplisitt av modellene. Denne tilnærmingen er problematisk, fordi verken romlig oppløsning eller de fysikk av modellene er tilstrekkelig til å simulere tropiske sykloner scrupulously. Mens fysikken i modne modell stormer kan være nær det av reelle orkaner, er det svært usannsynlig at Genesis, som senere feltforsøk vise til oppstå på skalaer så små som 30 miles, blir etterlignet i det hele tatt realistisk av GCM, hvis romlig oppløsningen er mer som 200 miles. For hva de er verdt, de GCM produsere motstridende resultater. Studiet av Haarsma et al. (1992), ved hjelp av GCM drives av det britiske meteorologiske kontor, viser en økning i både intensitet og hyppighet av tropiske sykloner, men analysen av brokkoli og Manabe (1990), ved hjelp av Princeton / GFDL modell, viser tvetydige resultater, med en økning i tropisk syklon aktivitet hvis sky-stråling tilbakemelding ikke er inkludert, og en reduksjon i aktivitet ellers. Kanskje en bedre strategi ville være å bruke GCM å vurdere trender i empiriske genesis indeksen beskrevet ovenfor. Dette ville omgå behovet for å faktisk simulere genesis og ville være innenfor rammene av hva modellene skal være i stand til. Jeg tror at en grundig, fysisk-basert forståelse av tropisk cyclogenesis er en forutsetning for å utvikle en evne til å forholde tropisk syklon frekvens til staten av klimaet. Empiriske studier er enormt nyttig, men kan ikke føre til en helt generell forståelse av problemet. Likevel må det sies at slike studier er langt foran teori og modellering, som må nå gjøre en innsats for å fange opp. 4. Geografisk fordeling I dagens klima, orkaner utvikle seg over tropiske havområder som overflatetemperaturen i havet (SST) overstiger ca 26 C, men når utviklet, kan de flytte betraktelig mot polene av disse sonene. En ofte uttalt misforståelse om tropiske sykloner er at var det området omsluttet av 26 C SST isotermen å øke, slik at også ville området opplever tropiske cyclogenesis. Regioner utsatt for tropiske cyclogenesis er bedre karakterisert som steder hvor atmosfæren er langsomt stigende på de største skalaer. Siden omtrent like mye atmosfære er synkende som stigende, er det vanskelig å endre det totale arealet opplever oppstigning. Dermed er det lite grunnlag for å tro at det ville være noen vesentlig utvidelse eller sammentrekning av det området av verden utsatt for tropiske cyclogenesis. Dette er båret ut av GCM simuleringer utført av Haarsma et al. (1992), som viser at selv om det er en betydelig økning i området omsluttet av 26 C SST isotermen er en dobbel CO2 miljø, er det ingen merkbar økning i området opplever tropiske sykloner. Det er tenkelig, men at endringer i storskala sirkulasjon av atmosfæren ville øke eller redusere hastigheten av bevegelse av tropiske sykloner av sine genesis regioner og i høyere breddegrader. Det er også sannsynlig at endringer i atmosfærisk sirkulasjon og SST fordeling innenfor tropene ville bli assosiert med variasjoner i fordelingen av stormer og av sporene de følger, og dermed påvirke steder og hyppigheten av landfall. 5. Empirisk bevis for å øke Tropical Cyclone aktivitet (og et svar på sine kritikere) Undersøkelse av historisk rekord av orkaner verdensbasis viser at et mål på tropisk syklon energitap (proporsjonal til kuben på overflaten vindhastighet integrert over levetiden for hver storm) har økt veldig betydelig de siste 30-50 år. Denne økningen er høyt korrelert med tropisk overflatetemperaturen i havet. Detaljer om analysen er rapportert i Emanuel (2005), tilgjengelig her med utfyllende informasjon her. Dette arbeidet innebærer at global tropisk syklon aktivitet svarer i en ganske stor måte til global oppvarming. En analyse av denne typen krever en svært forsiktig behandling av de historiske orkan data, fordi metoder for å beregne vindhastigheter i orkaner har utviklet seg gjennom årene. Selve analysene diskuteres i noen detalj i nevnte natur papir og sin online supplement. Mye av den påfølgende kritikk av dette arbeidet fokuserer rette på behandling av dataene. Her er noen svar på noen av denne kritikken, og en presentasjon av et ytterligere raffinert analyse. 1. Noen stormer i 1950 og 1960 ble neglisjert i analysen. Respons: Ikke sant, alle stormer i den internasjonalt anerkjente "best track" database som brukes. Dette er en av de myter som få valuta gjennom repetisjon. 2. Vindhastigheten i stormer før 1970 ble redusert som en del av analysen, uten denne korreksjon, er det ingen indikasjon på en global oppvarming signal. Respons: Selv om det ikke vanligvis oppgitt som sådan, gjelder denne kommentaren bare i Atlantic stormer, som utgjør bare 11% av alle tropiske sykloner. Hvis man måtte stole på KUN Atlanterhavet orkan posten, og uten tanke for korrelasjon med overflatetemperaturen i havet, er det tvilsomt at man kunne gjøre noen sammenheng med global oppvarming, med eller uten korreksjon til dataene. Som for at korreksjon, var det basert utelukkende på arbeidet med Chris Landsea (Landsea, 1993). Chris og jeg har snakket om dette siden da, og vi begge enige om at korreksjonen var trolig litt for stor. Jeg har siden gjennomført en annen og mindre korreksjon. I tillegg til å sammenligne dataene data til overflaten trykkdata (som diskutert i artikkelen i Nature), er en annen test for å sammenlikne de histogrammer av storm intensitet, normalisert ved potensiell intensitet, før og etter 1970. I prinsippet bør formen på histogrammet være ca invariante under klimaendringer. Figuren nedenfor sammenligner post-1970 Atlantic histogram med histogrammer basert på både korrigert og nylig korrigert pre-1970 storm data. Den nye korreksjonen bringer klart pre-1970 histogram i bedre justering med post-1970 histogram. 3. Det var store endringer i måten vindhastigheter er målt i vestlige Nord-Stillehavet orkaner. Respons: True, og disse ble regnskapsført som beskrevet i artikkelen i Nature, etter å ha brukt måneder å gå gjennom rå fly data og snakke med noen av de ansvarlige for innsamling og analyse av disse dataene. Min korreksjon inkludert en vurdering av overgang fra fly-baserte til satellittbasert intensitet estimering som skjedde i 1987. Grafen sammenligner under den kumulative frekvensen distribusjoner av post-1973 vestlige North Pacific data med både korrigert og ukorrigert pre-1973 data (kommer tilbake til 1949). Dette støtter gyldigheten av korreksjon, og er en indikasjon på at rapporterte vindhastigheter tidlig i posten var altfor stor. 4. I presentasjonen av grafene ble en 1-2-1 filter anvendt to ganger, men de to endepunkter i hver ende av serien ble beholdt. De burde vært utelatt. Dette fører til en overdrivelse av den oppadgående trenden i de siste to årene. Respons: Kritikken som endepunktene ble beholdt i den filtrerte tidsseriene er gyldig, og faktisk er den oppadgående trenden i de siste to årene overdrevet i Atlanterhavet på grunn av dette. I den vestlige Nord-Stillehavet, er imidlertid trenden undervurdert, fordi det var en nedadgående trend i de siste to årene (2002-2003) som brukes i grafene. Den vestlige North Pacific har omtrent tre ganger så mange stormer som Nord-Atlanteren. I det som følger, har jeg utelatt de to punktene på hver ende av tidsserier, som er riktig. 5. Trenden har vært nedadgående i andre havbassengene ikke er rapportert i studien. Respons: Utviklingen i de siste årene har faktisk vært nedover i den østlige Nord-Stillehavet og det nordlige Indiahavet. Sistnevnte har imidlertid et svært lite antall av stormer med liten storm Sporlengdene og bidrar ubetydelig til den totale globale. Den sørlige halvkule, som i likhet med Det indiske hav, har bare vindhastighet anslår kommer tilbake til ca 1980, i løpet av denne tiden er trenden i PDI er definitivt oppover. Grafen nedenfor viser PDI i Nord-Atlanteren, østlige Nord-Stillehavet, og vestlige North Pacific kombinert med den nye korreksjonen til Atlantic data og de to endepunktene utelatt fra hver ende av tidsseriene. Som i artikkelen i Nature, er dette i forhold til tropisk overflatetemperaturen i havet fra Hadley Center. Den oppadgående trenden i både SST og PDI begynnelsen rundt 1975 er betydelig. Grafen nedenfor viser at de to tidsserier korreleres med en r2 av ca 0,67. Gitt de svært aktive 2003-2005 sesonger i Atlanterhavet, og 2004 sesongen i den vestlige Nord-Stillehavet, er min gjetning at denne oppadgående trenden fortsetter. 6. Du har gjort trenden ser store og positive ved å starte tidsserier med en relativ minimum av aktivitet Respons: Ikke sant. Jeg valgte 1949 som utgangspunkt, fordi det var den tidligste år som jeg synes fly estimater av orkan vindstyrke pålitelige, og fordi det finnes ingen pålitelige poster i vestlige Nord-Stillehavet mye før dette. Vi har noen poster i Atlanterhavet før 1949, though. Bruke disse i en beregning av PDI ellers identisk med den som er presentert i artikkelen i Nature resultatene i denne grafen glattet Atlantic PDI versus tid. Den svarte vertikale linjen viser startpunktet for tiden serien i artikkelen i Nature. Dette viser at min starter året var en slektning maksimum aktivitet, og dermed føre, om noe, til en undervurdering av den langsiktige trenden. 7. Når endringer i befolkningen og rikdom har gjort rede for, er det ingen signifikant trend i skade fra amerikanske landfalling orkaner. Respons: Ja, og en analyse av vindhastigheter på ilandføring av orkanene i USA viser heller ingen langsiktig trend. Dette er ikke overraskende, ganske enkelt fordi det er altfor få landfalling hendelser å begynne å se noen trender. Som nevnt ovenfor, er dataene for landfalling orkaner i USA mindre enn en tiendedel av en prosent av dataene for globale orkaner over sine hele levetid. Vi kan teste for statistisk signifikans på en enkel måte.Først oppretter vi to store kunstige orkan datasett en med en PDI tilsvarende gjennomsnittet PDI vi har sett de siste 50 årene, og en annen med en PDI som er ca 75% større. Vi deretter anta at fordelingen gradvis beveger seg fra et første til den andre over en periode på 50 år, forutsatt 10 pluss eller minus 3,7 hendelser per år. Vi gjør dette mange, mange ganger, hver gang du tar en annen tilfeldig utvalg fra utdelingene.Resultatet er at den normaliserte skråningen av PDI versus SST kurve for hele Nord-Atlanteren er 0,69 med et standardavvik på 0,41, mens den virkelige helning (pålagt her) er 0,75. Dermed, med noen feilmargin, kan vi påvise en trend i Atlantic-wide PDI. Men når den samme prosedyren brukes bare for å vindhastigheter på landfall i USA, er resultatet en helling på 2,77 med et standardavvik på 12,67. Således kunne en gang få nesten alle skråningen, og det er enda en høy sannsynlighet for en negativ helling. Jeg konkluderer med at mangel på en oppadgående trend i normalisert amerikanske orkan skade ikke i det hele tatt motsier funn at bassenget hele PDI øker betydelig. 6. Paleotempestology I de siste tiårene, har flere forsøk blitt iverksatt for å bruke geologiske poster å kvantifisere tropisk syklon aktivitet går så langt tilbake som på slutten av siste istid episode, om lag 10.000 år siden. En slik innsats, beskrevet av Liu og Fearn (1993), er basert på registrering av orkan aktivitet i sedimenter i bunnen av kystnære innsjøer. Når Kategori 4 eller 5 orkaner passerer over slike innsjøer, hav vann misbruker sandbars som skiller innsjøene fra havet, slik et depositum på relativt grove sedimenter i bunnen. Sedimentkjerner hentet fra bunnen av innsjøen avslører episodiske lag av grov sedimenter som deretter kan datert ved hjelp av karbon 14 teknikker. Den siste av disse lagene samsvarer nøyaktig med kjent historisk kategori 4 og 5 orkaner. Til dags dato har denne teknikken bare blitt brukt med sedimentkjerner fra Lake Shelby i kystnære Alabama, USA. Stratigrafiske posten avslører at kategori 4 eller 5 stormer påvirker Lake Shelby på 3400, 2800, 2200, 1300, og 700 år siden, som gir en returperiode på ca 600 år. Merkelig, det er ingen indikasjon på kategori 4 eller 5 orkaner i sedimentet posten før ca 3400 år siden, noe som tyder på at det kan ha vært en endring i klimaet i regionen på omtrent samme tid. Videre arbeid med Lius gruppe på 4 ekstra områder rundt Mexicogolfen viser at orkanen aktivitet var særlig stor mellom ca 1000 og ca 3000 år siden. Selv på lang sikt registrering av intens orkan aktivitet på ett punkt på kysten av Mexicogolfen ikke kan anses nok til å gjøre slutninger om forholdet mellom orkan aktivitet og klima, kan teknikken brukes til mange flere kystnære lakebeds å konstruere et bredere klimatologi. Dette blir gjort ved flere grupper, f.eks Jeff Donnelly på Woods Hole Oceanographic Institution. Tropiske sykloner også forårsake sterke strømmer som påvirker sedimenter i grunne havet vann. Registreringer av disse sedimentene kan da være datert og brukes til å utlede tidligere tropisk syklon aktivitet (Keen og Slingerland, 1993). Selv om denne teknikken ikke har vært mye brukt til dags dato, ser det ut til at det kan være mulig å bruke den til å bygge svært lang periode registreringer av tropisk syklon aktivitet. En annen teknikk som har blitt utviklet innebærer nylig et aspekt av orkan nedbør som har fått relativt liten oppmerksomhet. På 1980-tallet ble det oppdaget at nedbøren fra eyewalls av tropiske sykloner har relativt lite konsentrasjon av oksygen isotop 18O forhold til normal tropiske regnskyll (Lawrence og Gedzelman, 1996). Dette er trolig et resultat av uvanlig små priser av fordampning av eyewall regn, gitt nesten mettet miljø der regnet faller. (Fordamping konsentrerer 18O i flytende vann igjen.) David Malmquist (Personlig kommunikasjon, 1996) har vist at oksygen isotopforhold av nedbør kan bli registrert i kalkavsetninger i hule stalactites, som deretter kan seksjoneres og 14C datert. Han har utført analyser av stalaktitter i Bermuda. Det er håp om at denne teknikk kan brukes til en rekke av innskudd å utlede langsiktige registreringer av tropisk syklon aktivitet. Feltet av paleotempestology er i sin spede begynnelse, men det er håp om at det kan brukes til å skyve tilbake registrering av tropisk syklon aktivitet godt inn i forhistorisk fortid. Dette kan gi det beste håp for en empirisk fradrag om forholdet mellom tropiske sykloner og klima. 7. Oppsummering Teorien om tropiske sykloner, i sin nåværende tilstand av utvikling, gir noen nyttige innsikt i forholdet mellom tropisk syklon aktivitet og klima. Det er en streng øvre grense for intensiteten at orkaner kan oppnå, og denne grensen kan lett bestemmes fra kjente tilstander av atmosfæren og havet. Elementære hensyn viser at denne grensen øker med mengden av klimagassen i atmosfæren, men omfanget av den økningen som ville følge av den nåværende injeksjon av menneskeskapte drivhusgasser i atmosfæren er ukjent på grunn av stor usikkerhet om tilbakekoblingsmekanismer i klimasystemet . Videre svært få stormer nærmer deres begrense intensiteten, og prosessene som er ansvarlige for å holde storm intensitet under deres grenseverdi er dårlig forstått og ikke sannsynlig å være godt simulert ved dagens GCM. Hvor ofte tropiske sykloner oppstår er et produkt av utbredelsen av kjente forutsetninger for deres dannelse og hyppigheten og styrken av forstyrrelser som har potensial til å initiere tropiske sykloner. Verken grunnleggende teori eller numerisk klima simulering er godt nok avansert til å forutsi hvordan tropisk syklon frekvens kan endres med skiftende klima, og både gi motstridende resultater på endring av tropisk syklon frekvens på dobling atmosfærisk. Det er ingen fysisk basis, men for krav at det totale område utsatt for tropiske cyclogenesis ville øke. Det nye feltet paleotempestology innebærer bruk av en rekke teknikker for deducing den langsiktige historien orkan aktivitet fra den geologiske posten. Skyve registrering av landfalling tropiske sykloner godt tilbake i forhistorien, kanskje til siste istid, kan være nøkkelen til å forstå fra en empirisk ståsted forholdet mellom tropisk syklon aktivitet og klima. Vi bør gjøre det vi kan for å oppmuntre denne bestrebelsen. En detaljert undersøkelse av de historiske opptegnelser av orkaner viser en markert oppadgående trend i et mål på den totale strøm som genereres av orkan i de siste 50 årene. Denne trenden, og andre variasjoner i energitap indeksen, er godt korrelert med utviklingen og variasjon i tropiske overflatetemperaturen i havet, som oppadgående sving i løpet av de siste 30 årene ser ut til å være enestående i løpet av de siste flere tusen år. Dette tyder på at den globale oppadgående trend i tropiske sykloner aktivitet er en konsekvens av global oppvarming. Selv den oppadgående trenden i orkan aktivitet er statistisk signifikant, er de globale data som dette er basert rundt 500 ganger større enn databasen dekker landfalling stormer i USA. Dette er sistnevnte er altfor liten til å oppdage enhver rimelig langsiktige trenden i orkan aktivitet. Den store oppover bølge i orkan skade i USA, er tydelig på grunn av samløpet av raskt økende kystbefolkningen med dekadiske tidsskala oppsving i Atlantic orkanaktiviteten oppstart i 1995, forårsaket det meste eller helt av naturlige klima sykluser som opererer i Nord-Atlanteren region. Videre fremdrift for å møte den viktige sammenhengen mellom tropisk syklon aktivitet og klima vil være begrenset, med mindre det er grunnleggende fremskritt i forståelsen av grunnleggende fysikk orkaner. En viktig begrensning å gjøre slike fremskritt er sosial og politisk karakter: Det er bemerkelsesverdig få forskere som arbeider på problemet (når sammenlignet med tallene som arbeider på, sier jordskjelv, et fenomen av sammenlignbare samfunnsmessig betydning). Dette er en kompleks sak av historie og av de profesjonelle smaker som guide forskere i deres valg av problemstillinger. Det er et potensial for å akselerere fremdriften ved å ta tiltak for å tiltrekke seg mer vitenskapelig interesse for problemet. Referanser Bosart, L.F. og J.A. Bartlo, 1991: Tropical storm formasjonen i en baroclinic miljø. Man Wea. Rev, 119, 1979-2013. Brokkoli, A.J. og S. Manabe, 1990: Kan eksisterende klimamodeller brukes til å studere menneskeskapte endringer i tropisk syklon klimaet? Geophys. Res. Lett. , 17, 1917-1920. Emanuel, KA, 1987: Avhengigheten av orkanen intensitet på klimaet. Natur, 326, 483-485. Emanuel, KA, 2000: En statistisk analyse av tropiske sykloner. Man Wea. Rev, 128, 1139-1152 Emanuel, KA, 2005: Økende destruktive tropiske sykloner over de siste 30 årene. Natur, 436, 686-688 Grå, 1988 WM: Miljømessige påvirkninger på tropiske sykloner. Aust. Oppfylt. Mag., 36, 127-139. Haarsma, R.J., J.F.B. Mitchell og C.A. Senior, 1992: Tropical forstyrrelser i en GCM. Klima Dyn., 8, 247-257. Keen, TR, og RL Slingerland, 1993: Fire storm-event senger og tropiske sykloner som produserte dem: En numerisk hindcast. J. Sed. Petro., 63, 218 Khain, A., og I. Ginis, 1991: gjensidig reaksjon av et bevegelig tropisk syklon og havet. Beitr. Phys. Atmosph., 64, 125-141. Knutson, TR og RE Tuleya, 2004: Impact of CO2-indusert oppvarming på simulert intense orkaner og nedbør: Følsomhet til valg av klimamodell og konvektiv parametrisering. J. Climate, 17, 3477-3495 Landsea, CW, og WM Gray, 1992: Den sterke sammenhengen mellom vestlige Sahel monsoon regn og intense Atlanterhavet orkaner. J. Climate, 5, 435-453. Landsea, C., 1993: En klimatologi intense (eller større) Atlantic orkaner. Man Wea. Rev, 121, 1703-1714 Lawrence, JR og SD Gedzelman, 1996: Lave stabile isotopratene for tropiske sykloner regner. Geophys. Res. La., 23, 527 Liu, KB, og ML Fearn, 1993: Lake-sediment registrering av sen Holocene orkan aktiviteter fra kyst Alabama. Geologi, 21, 793-796. Molinari, J., S. Skubis og D. Vollaro, 1995: Eksterne påvirkninger på intense orkaner. Del III: Potensiell virvling evolusjon. J. Atmos. Sci., 52, 3593. Schade, LR og KA Emanuel, 1999: Havet effekt på intensiteten av tropiske sykloner: Resultater fra en enkel kombinert atmosfære-hav modell. J. Atmos. Sci., 56, 642-651   Oversatt s http://wind.mit.edu/~emanuel/anthro2.htm Hjemmeside
Globe Views

Copyright™ 2014: «QRATOR Creative Technologies»