Žiadny hurikán v budúcnosti už neponesie meno Sandy. Trauma zo značných strát na ľudských životoch (len v USA zatiaľ cez 110 obetí) a obrovských materiálnych škôd (minimálne 50 mld. USD) sú príliš veľké na to, aby sa niekto odvážil pomenovať niektorú z ďalších búrok rovnakým menom.

Nielen obrovský plošný rozsah hurikánu či bezprecedentná miera devastácia na Jamajke, Kube, a hlavne v USA, ale aj nezvyčajne neskorý výskyt takto rozsiahlej a intenzívnej tropickej cyklóny v zemepisných šírkach New Yorku nám opäť pripomenul, že podmienky, pri ktorých sa hurikány vytvárajú a vyvíjajú sa v období posledných minimálne 30 rokov zásadne menia. A neplatí to len pre oblasť Atlantického oceánu v blízkosti východného pobrežia USA, ale s obdobnými zmenami sa možno stretnúť aj v Pacifiku, či napríklad Indickom oceáne.

Všetko to začala Katrina

Kontroverznú diskusiu o tom, či globálne otepľovanie planéty povedie k silnejším a častejším tropickým cyklónam roztočil však už pred siedmimi rokmi iný hurikán. Keď na konci augusta 2005 hurikán Katrina vtrhol na americkú pevninu a zdevastoval ničivými vetrami a nevídaným morským príbojom mesto New Orleans, len málokto v Spojených štátoch si dokázal túto udalosť spojiť s niečím tak málo predstaviteľným a hmatateľným, ako klimatická zmena. Nebola to však len samotná Katrina, ktorá utvrdila Američanov v presvedčení, že s hurikánmi je niečo v neporiadku. Práve výnimočne aktívna hurikánová sezóna 2005, ktorá priniesla doslova na dosah od americkej pevniny štyri ďalšie, podobné, či dokonca ešte silnejšie veterné smršte ako Katrina, bola pre amerických daňových poplatníkov príliš veľké sústo na to, aby po ňom ostalo ticho.

Ako sa ale hovorí, jeden extrém takmer vždy strieda iný, ten opačný, a platí to aj v prípade názoru Američanov na fenomén globálneho otepľovania. Do tej doby takmer bagatelizovaná téma bola zrazu hodná toho, aby sa objavila na titulných stranách najčítanejších denníkov a po vzhliadnutí filmu Ala Gora, Nepríjemná pravda z roku 2006, bol pravdepodobne každý Američan dokonca ochotný uveriť tomu, že Katrina vznikla v dôsledku globálneho otepľovania. Odpoveď na otázku, či vyššia globálne teplota planéty automaticky znamená aj vyšší počet tropických búrok a silnejších hurikánov, je minimálne tak zložitá ako predpoveď toho, či veterná smršť nakoniec pevninu zasiahne alebo nie, prípadne aké veľké škody prinesie.

Obr. 1.: Hurikán Katrina, ktorý začal širšiu diskusiu o spojitosti tropických búrok a globálneho otepľovania.

Rekordná Sandy

Vznik hurikánu Sandy síce nemožno vidieť ako dôsledok klimatickej zmeny (táto spojitosť síce nie je vylúčená, no dnes by sa pomocou objektívnych vedeckých metód dokazovala len veľmi obtiažne), no je veľmi pravdepodobné, že jeho intenzita a najmä rozsah by nedosiahli takej extrémnosti nebyť nadpriemerne vysokých teplôt v blízkosti východného pobrežia Spojených štátov (Obr. 2). V dobe, kedy Sandy prechádzala nad najteplejšími časťami Golfského prúdu (podľa údajov NOAA je voda v tejto oblasti teplejšia v porovnaní s dlhodobým priemerom až o 3 °C), celý búrkový systém zaznamenal dosť významný nárast intenzity a sily vetra ako aj pokles atmosférického tlaku v centrálnej časti hurikánu. Vďaka týmto podmienkam „priniesol" hurikán Sandy k východnému pobrežiu USA rekordne nízky atmosférický tlak (945 hPa zaznamenaný v Atlantic City), a predovšetkým rekordne vysoký morský príboj, ktorý vznikol kombináciou silného vetra a veľkého prílivu (na mnohých miestach presiahol 4 metre; výška najvyšších vĺn dosiahla až 10 metrov). Intenzívne zrážky síce neviedli k rovnakým povodniam ako počas hurikánu Irene z minulého roku, no boli minimálne rovnako intenzívne (najviac zrážok spadlo v Eastone, v štáte Maryland, takmer 320 mm).

Obr. 2.: Na Sandy čakajú vyhriate oceány. čo jej poskytuje energiu pre zosilnenie. Teploty boli miestami o viac ako 3°C vyššie, ako dlhodobý priemer (1981-2010) (Zdroj)

Keďže Sandy zasiahla severovýchod USA v takto pokročilom čase, v druhej polovici jesene, bolo by určite až neuveriteľné, keby sa na svojej ceste nestretla so studeným, pôvodom arktickým vzduchom. K tomuto samozrejme došlo hneď potom, ako Sandy dosiahla východného pobrežia. Arktický vzduch, ktorý do tropickej búrky naprúdil vo vyšších vrstvách urýchlil prerod tropickej cyklóny do veľmi intenzívnej cyklóny miernych šírok. Popri iných prejavoch spôsobila táto cyklóna aj veľmi intenzívne snehové zrážky v oblasti Západnej Virgínie (v Richwoode spadlo takmer 1 meter snehu v priebehu 24h).

Pozoruhodný bol aj plošný rozsah samotného hurikánu. Po hurikáne Oľga, z roku 2001, ide o druhú najrozsiahlejšiu tropickú cyklónu v modernej histórii (minimálne od roku 1988). Sandy bola tak rozsiahla, že tesne pred svojim príchodom nad pobrežie New Jersey dokázala zdvihnúť morskú hladinu o viac ako 3,5 metra ešte vo vzdialenosti 800 km od svojho centra a vietor s rýchlosťou okolo 100 km/h bolo možné zaznamenať na území s priemerom takmer 1700 km. Národné hurikánové centrum na Floride dokonca označilo Sandy za potenciálne najdeštruktívnejší hurikán v novodobej histórii (od roku 1969). Z pohľadu možných dôsledkov vyvolaných morským príbojom si vyslúžila dokonca vyššiu známku ako nedávne ničivé hurikány 5. alebo 4. kategórie, ktoré zasiahli americkú pevninu (Katrina, Rita, Wilma, Camille a Andrew).

Sandy a úbytok ľadu v Akrtíde - existuje súvis

Okrem toho, nie celkom typické cirkulačné podmienky nad severnou pologuľou a zvlášť nad Severnou Americkou a Grónskom nasmerovali hurikán Sandy nad východné pobrežie (Obr. 3), zatiaľ čo za normálnych podmienok by búrkový systém postupoval na severovýchod až východ a východnému pobrežiu by sa s veľkou pravdepodobnosťou vyhol. Tieto netypické podmienky prúdenia vzduchu, ktoré je možné sledovať už minimálne od roku 2007, sú do istej miery odrazom rýchlych zmien teploty vzduchu (otepľovanie) a rozsahu polárneho zaľadnenia v Arktíde. Nedávne štúdie potvrdili súvislosť výskytu extrémnych prejavov počasia na severnej pologuli s výrazným úbytkom morského ľadu a snehu v Arktíde (vratne Sibíri; Francis a Vavrus, 2012). Liu et al., 2012, zase poukazuje na zmeny charakteru zimnej cirkulácie na severnej pologuli v dôsledku úbytku rozsahu morského zaľadnenia v Arktíde v jesennom období.

 

Obr. 3: Netypické cirkulačné podmienky atmosféry prispeli k netypickej trase hurikánu. Častejší výskyt blokujúcej tlakovej výše nad Grónskom sa dáva do súvisu s úbytkom ľadu a snehu v okolí Arktídy.

Hurikány budú silnejšie, ako dôsledok otepľovania oceánov

Možné prepojenie aktivity tropických cyklón (TC) s klimatickou zmenou je v období posledných 20 rokov analyzované predovšetkým z pohľadu ich prejavov, celkovej intenzity, podmienok vzniku, ale aj geografického rozšírenia TC vo vybraných regiónoch. Najucelenejší obraz o prebiehajúcim zmenách charakteru TC máme pochopiteľne z oblasti Atlantického oceánu (AO), kde existujú celkom kvalitné údaje z meteorologického monitoringu tak samotných TC ako aj ich dôsledkov a spôsobených škôd. Možno teda povedať, že dlhodobé trendy, ku ktorým sa klimatológovia v tejto oblasti dopracovali reálne vypovedajú o zásadných zmenách povahy TC. Zatiaľ čo globálne analýzy satelitných dát dostupných za posledných približne 40 rokov nepreukázali významný nárast celkového počtu TC, v kategórii najsilnejších TC (teda 4. a 5. stupeň) sa toho udialo pomerne dosť. Nielenže rastie v oblasti AO ich celkový počet, na vzostupe je aj ich priemerná intenzita hodnotená napríklad pomocou maximálnej rýchlosti vetra (Wmax) alebo indexu deštruktívnej sily (PDI). V prípade PDI indexu bola navyše dokázaná veľmi tesná súvislosť jeho nárastu s zvyšovaním teploty povrchových vrstiev AO, z čoho sa dá usudzovať, že deštruktívna sila hurikánov v prípade ďalšieho rastu globálnej teploty a predovšetkým teploty morskej vody v oblastiach vzniku TC bude veľmi pravdepodobne kopírovať vývoj teploty oceánov smerom k silnejším TC (odhad rastu intenzity cyklón o ~ 1-8 % pri raste povrchovej teploty oceánov o 1°C, pri zrážkach to bude nárast o ~ 6-18 % na 1°C). V tejto súvislosti si treba uvedomiť, že dnešné hurikány sa rodia za podmienok diametrálne odlišných od tých, aké sme v oblasti AO pozorovali pred približne storočím. Napríklad, v období rokov 2000-2011 bola teplota povrchových vrstiev AO v porovnaní s obdobím 1900-1910 o takmer 1°C vyššia (Obr. 4.) Podmienky vyššej priemernej teploty oceánu a tým aj vzduchu vedú po vzniku TC k jej rýchlejšiemu rozvoju a razantnejšiemu zosilneniu, z pohľadu dosahovaných maxím rýchlosti vetra.

 

Obr. 4: Hurikány majú viac energie pri putovaní nad oceánmí, ako na začiartku minulého storočia.

Priekopnícka práca Kerryho Emanuela

V tomto zmysle priekopníckou prácou bola štúdia Kerryho Emanuela z roku 1987 a neskôr z roku 2005, v ktorej sa uvádza, že teplejšie povrchové vrstvy AO môžu pri vhodných atmosférických podmienkach viesť k silnejším hurikánom (Obr. 5). Ďalšie analýzy (napr. Elsner et al., 2012; alebo Knutson et al., 2010) tieto predpoklady len ďalej potvrdili. Teplota morskej vody však nie je jedinou podmienkou, ktorá umožňuje vznik silnejších TC. Vyššia teplota vody znamená aj vyšší celkový výpar a tým aj vyšší obsah vodnej pary v atmosfére, ktorá v prípade poveternostných situácii podobných hurikánu Sandy, vypadávajú v podobe extrémnych zrážok. Kevin Trenberth v tomto zmysle poukazuje na fakt, že v súčasnosti počas hurikánov v akejkoľvek postihnutej oblasti môže spadnúť o 5-10% viac zrážok ako povedzme pred 40 rokmi. Okrem intenzívnejších prejavov TC však treba brať do úvahy aj rastúcu hladinu oceánov, ktorá je napríklad v oblasti východného pobrežia USA o približne 30 cm vyššia ako na začiatku 20. storočia. Väčšie neistoty však panujú v otázke frekvencie výskytu TC. Podľa najnovších štúdií však možno očakávať mierny nárast počtu silných (kategórie 3 a viac) TC, pričom však celkový počet cyklón bude skôr bez významnejších zmien, prípadne bude mierne klesať (najmä vzhľadom na predpoklad existencie výraznejšieho strihu vetra a rastúcej teploty hornej troposféry).

Obr. 5: Vzťah medzi silou hurikánu a teplotou povrchovej vody oceánu. (Kerry Emanuel)

INFO PLUS - TROPICKÉ CYKLÓNY

Nad tropickými vodami Atlantického oceánu sa ročne vytvorí v priemere 11 tropických búrok, z ktorých každá dostane svoje vlastné meno z už dopredu pripraveného abecedného zoznamu. Štatistika však ďalej hovorí, že až 6 z týchto tropických porúch má veľké šance sa ďalej rozvinúť do ešte silnejšej a tým aj deštruktívnejšej podoby - hurikánu, alebo všeobecnejšie, tropickej cyklóny. V meteorologickej praxi sa na kategorizáciu hurikánov podľa silových účinkov vetra využíva známa Saffir-Simpsonova stupnica, klasifikujúca tropické cyklóny do piatich stupňov. Tropické cyklóny spadajúce do prvých dvoch kategórií možno označiť trochu relativisticky prívlastkom „slabšie", no počnúc tretím stupňom začína skupina tzv. silných (angl. major) hurikánov, ktoré vzbudzujú rešpekt už aj u samotných meteorológov. Najsilnejšiu, piatu kategóriu sprevádzajú najničivejšie vetry (s výnimkou silných tornád), aké možno na našej planéte priamo zaznamenať prístrojmi. Ide o vetry, ktorých rýchlosť v desaťminútovom časovom intervale presiahne hodnotu 250 km/h.

Tieto špirálovité (cyklonálne) búrkové systémy môžu naprieč merať až 1000 km v priemere. Vznikajú nad teplými tropickými oceánmi (s teplotou aspoň 26-27 °C) v blízkosti rovníka, prevažne medzi 5° a 20° severnej a južnej z. š., v tzv. tropickej zóne konvergencie (TZK), v ktorej sa prejavuje zbiehanie (konvergencia) prízemného prúdenia a výstup vzduchu vedúci k vzniku bohatej kopovitej oblačnosti. Na severnej pologuli vznikajú od júla do novembra, s maximom pripadajúcim na august až september, a na južnej pologuli od novembra do apríla s maximom v januári až februári. Po sformovaní sa začínajú TC pohybovať smerom na západ a neskôr sa po parabole stáčajú na severozápad, sever až severovýchod (severná pologuľa). Treba však poznamenať, že TC majú tendenciu sa pohybovať skôr chaoticky, pretože obvodové cyklonálne prúdenie dosahuje niekoľkonásobne väčšie rýchlosti ako riadiace výškové prúdenie, ktoré posúva celý systém vpred.

Na pevninu prinášajú prudké dažde a vetry s rýchlosťou až 300 km/h. V pobrežných oblastiach spôsobujú okrem iného aj vznik mimoriadne vysokého prílivu, ktorý v prípade nízko položených rovinatých oblastí môže zaplaviť pevninu až niekoľko kilometrov do vnútrozemia. Každým rokom ich nad teplými tropickými oceánmi vznikne v priemere asi osemdesiat (zatiaľ čo v severnom Atlantiku v priemere 10, v severozápadnom Pacifiku až 27 za rok). Tropické cyklóny (TC) si možno v jednoduchosti predstaviť ako obrovské tepelné stroje, ktoré pomáhajú udržiavať zemskú atmosféru v tepelnej rovnováhe. Tieto výrazné atmosférické javy predstavujú jeden zo spôsobov, akým sa „prehriate" trópy zbavujú prebytočného tepla, ktoré sa hromadí v povrchových vrstvách oceánov. Množstvo tepla vytvorené jedným priemerným hurikánom je obrovské a jeho celkový energetický výkon (~ 5,2×1019 J/deň alebo ~ 6,0×1014 W) presahuje dvestonásobok výkonu všetkých elektrární sveta (pričom celkový veterný výkon predstavuje ~ 1,5×1012 W).

Všetky plno rozvinuté tropické cyklóny majú niekoľko spoločných rysov. Predovšetkým je to na prvý pohľad ľahko identifikovateľná bezoblačná oblasť v centre cyklóny, nazývaná tiež „oko". Ako už samotný názov napovedá, ide väčšinou o kruhový útvar s priemerom ~ 40 až 100 km, v ktorom prevláda takmer bezveterné počasie. Ohraničený je prstencom mohutnej kopovitej oblačnosti, ktorý je výsledkom mimoriadne intenzívnej konvekcie (výstupné pohyby vzduchu), dosahujúcej neraz až výšky okolo 18-20 km. Práve táto oblasť, bezprostredne obklopujúca oko je z hľadiska dynamiky, sily ako aj vývoja celej cyklóny najdôležitejšia. Cyklóna tu počas svojho života vyprodukuje najväčšiu časť svojej energie (tepla), vygeneruje najsilnejšie vetry a najprudšie lejaky. Extrémne výstupné prúdenie vzduchu je v týchto konvektívnych prstencoch podporované intenzívnym prízemným prúdením, ktoré konverguje z periférie do centra cyklóny po špirála a je poháňané najmä obrovským tlakovým rozdielom (gradientom) medzi stredom a okrajom búrkového systému (neraz dosahuje až extrémne hodnoty vyše 100 hPa).

Niektoré význačné TC sa do povedomia verejnosti dostali najmä „vďaka" obrovským škodám a stratám na životoch, iné sa preslávili svojim neobvyklým chovaním, alebo inými meteorologickými extrémami. Z pohľadu počtu obetí je najpamätnejší cyklón, ktorý v roku 1970 spustošil Bangladéš. Spojenie krajne primitívnych predpovedných metód a výstražných systémov s husto osídlenými regiónmi v nízko položených oblastiach delty Gangy a Brahmaputry spôsobilo katastrofu obrovských rozmerov. Odhaduje sa, že TC „Bhola" si vyžiadala dovedna viac ako 300 tisíc ľudských obetí, pričom väčšina sa utopila v dôsledku vysokého prílivu. Nespokojnosť obyvateľstva s postupom a zlyhaním ústrednej vlády pri koordinácii záchranných prác výrazne prispela o rok neskôr k odtrhnutiu Bangladéša (vtedy ešte Východného Pakistanu) od Pakistanu. V roku 2008 došlo k takmer podobnej situácii o niekoľko stoviek kilometrov východnejšie od Bangladéša. Cyklón Nargis udrel na takmer nepripravené oblasti delty rieky Iravádí v Myanmare, kde si vyžiadal 140 tisíc ľudských obetí. Situáciu skomplikovala politická izolácia krajiny a výrazne oneskorenie prísunu zahraničnej pomoci. Azda najväčšie straty na ľudských životoch na západnej pologuli si vyžiadal mimoriadne ničivý hurikán Mitch v roku 1998. Katastrofálne záplavy a zosuvy pôdy spôsobené len veľmi pomalým pohybom celého búrkového systému a 6 dní trvajúcimi prívalovými zrážkami viedli k takmer úplnej devastácii Hondurasu (krajina sa ani po 14 rokoch z tejto udalosti celkom nezotavila). Celkový počet obetí presiahol 10 tisíc. K najdrahším hurikánom v moderných dejinách patrí bezpochyby Katrina, ktorá v roku 2005 napáchala škody v celkovej hodnote asi 125 mld. USD, čo je asi 5-krát viac ako druhý najničivejší hurikán v dejinách USA, hurikán Andrew z roku 1992.

Z pohľadu extrémov meteorologických charakteristík je zaujímavá napríklad tropická cyklóna - hurikán Wilma z roku 2005. Hurikán totižto dosiahol zatiaľ najnižší zaznamenaný tlak vzduchu na úrovni hladiny mora v Atlantikom oceáne, a to 882 hPa. Podobne je to aj v prípade tajfúnu Tip, ktorý vznikol v roku 1979 nad západným Pacifikom. V jeho strede nemerali zatiaľ najnižší prízemný atmosférický tlak vzduchu vôbec - 870 hPa. Tip sa však hrdí aj ďalším prvenstvom. Pravdepodobne ide o najrozsiahlejšiu tropickú cyklónu, aká bola v ére družicového pozorovania zaznamenaná. Keby sme ho virtuálne preniesli nad Spojené štáty, pokryl by takmer polovicu ich celkovej rozlohy. Pri postupe nad pevninu zasiahol Tip územie dlhé až 2100 km. Ďalšiu zvláštnosť si pripísal na svoje konto hurikán John z roku 1994, ktorý vytrval v štádiu TC celých 31 dní, a prešiel pritom naprieč takmer celým Pacifikom. Tropická cyklóna Catarina (2004) je zatiaľ jedinou známou TC, ktorá vznikla v Atlantickom oceáne, južne od rovníka, pri východných brehoch Brazílie.

 

Autor: Mgr. Jozef Pecho, Ústav fyziky atmosféry AV ČR, Praha. Foto na titulnej stránke: morgueFile.

Použitá literatúra:

Camargo, S.J., Sobel, A.H., Barnston, A.G., Emanuel, K., 2007. Tropical cyclone genesis potential in climate models. Tellus A 59, 428-443.

Elsner, J. B. 2006. The increasing intensity of the strongest tropical cyclones, Nature, v455, 92-95, September 2008.

Elsner, J. B., Tsonis, A. A., and Jagger, T. H,. 2006, High frequency variability in hurricane power dissipation and its relationship to global
temperature, Bull. Am. Meteorol. Soc., 87, 763- 768.

Elsner, J. B., Jagger, T. H., 2009. Hurricanes and climate change. Springer, NY. 2009. 419 p.

Emanuel, K., 1999. Thermodynamic contro; of hurricane intensity. Nature, 401, 665-669.

Emanuel, K. A. 2005. Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years, Nature, 436, 686- 688.

Emanuel, K., 2007. Environmental factors affecting tropical cyclone power dissipation. J. Climate, 22, 5497-5509.

Emanuel, K., Sundararjan, R., Williams, J., 2008. Hurricanes and global warming: results from downscaling IPCC AR4 simulations. Bull. Amer. Meteorol. Soc., submitted.

IPCC, 2001. Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton, J. T., Y. Ding, D. J. Griggs, M. Noguer, P. J. van der Linden, X.Dai, K. Maskell, Johnson, C. A. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge,United Kingdom and New York, NY, USA, 881pp.

Holland, G.J., 1997. The maximum potential intensity of tropical cyclones. J. Atmos. Sci., 54, 2519-2541.

Chu., P.-S, 2005. ENSO and tropical cyclone activity, in Hurricanes and Typhoons: Past, Present, and Potential, edited by R.J. Murnane and K.B. Liu, pp297-332, Columbia University press, New York.

Chan, J.C.L., 1985. Tropical cyclone activity in the Northwest Pacific in relation to the El Nino/Southern Oscillation phenomenon. Mon. Wea. Rev., 113, 599-606.

Chan, J. C. L., 2000. Tropical cyclone activity over the western North Pacific associated with El Niño and La Niña events. J. Climate, 13, 2960-2972.

Chan, J.C.L., Liu, K.S., 2004. Global Warming and Western North Pacific Typhoon Activity from an Observational Perspective. J. Clim., 17, 4590-4602.

Chan, J.C.L., 2006. Comment on "changes in tropical cyclone number, duration and intensity in a warming environment, Science, 311, p1713.

Landsea, C. W., 2005. Hurricanes and global warming. Nature, 438, doi:10.1038/nature04477.
Mann, M., Emanuel, K. 2006. Atlantic hurricane trends linked to climate change. EOS, 87, 233-241. McBride, J.L., 1995: Tropical Cyclone Formation. Global perspectives on tropical cyclones, WMO/TD-No. 693, 289 pp.