Экстремальные погодные условия - Extreme weather

Экстремальные погодные или экстремальные климатические явления включают неожиданную, необычную, суровую или несезонную погоду ; погода на крайних точках исторического распределения - диапазон, который наблюдался в прошлом. Часто экстремальные явления основаны на записанной истории погоды в том или ином месте и определяются как самые необычные десять процентов.

Есть свидетельства того, что изменение климата увеличивает периодичность и интенсивность некоторых экстремальных погодных явлений. Уверенность в том, что экстремальные погодные и другие явления связаны с антропогенным изменением климата, наиболее высока при изменении частоты или величины экстремальной жары и холода с некоторой уверенностью в увеличении количества обильных осадков и увеличении интенсивности засух.

Экстремальные погодные условия оказывают значительное влияние на человеческое общество, а также на природные экосистемы. Например, глобальная страховая компания Munich Re оценивает, что стихийные бедствия причинят в 2015 году прямые глобальные убытки на сумму более 90 миллиардов долларов.

Экстремальные погодные явления

Тепловые волны

Волны жары - это периоды аномально высоких температур и теплового индекса . Определения волны тепла различаются из-за колебаний температуры в разных географических регионах. Избыточная жара часто сопровождается высоким уровнем влажности , но может быть и катастрофически сухим.

Поскольку волны тепла не видны, как другие формы суровой погоды, такие как ураганы, торнадо и грозы, они являются одной из менее известных форм экстремальной погоды. Сильная жара может нанести вред населению и посевам из-за потенциального обезвоживания или гипертермии , тепловых спазмов , теплового расширения и теплового удара . Высушенные почвы более подвержены эрозии, что сокращает площади, доступные для сельского хозяйства . Вспышки лесных пожаров могут участиться, поскольку сухая растительность увеличивает вероятность возгорания. Испарения водоемов могут иметь разрушительные последствия для морских популяций, уменьшение размера местообитаний , доступных, а также количества питания , присутствующие в воде. Поголовье скота и других животных также может сократиться.

Во время чрезмерной жары растения закрывают поры листьев ( устьица ), что является защитным механизмом для сохранения воды, но также ограничивает способность растений впитывать влагу. В результате в воздухе остается больше загрязнения и озона, что приводит к более высокой смертности населения. Было подсчитано, что дополнительное загрязнение во время жаркого лета 2006 года в Великобритании унесло жизни 460 человек. По оценкам, волны тепла в Европе с лета 2003 года стали причиной 30 000 дополнительных смертей из-за теплового стресса и загрязнения воздуха . Более 200 городов США зарегистрировали новые рекордно высокие температуры. Самая сильная волна жары в США произошла в 1936 году, в результате чего непосредственно погибло более 5000 человек. Худшая жара в Австралии произошел в 1938-39 и убил 438. второй худший был в 1896 году.

Перебои в подаче электроэнергии также могут происходить в районах, где наблюдаются волны тепла, из-за повышенного спроса на электроэнергию (например, использования кондиционеров). Эффект городского острова тепла может повышать температуру, особенно в ночное время.

Холодные волны

Волна холода в континентальной части Северной Америки с 3 декабря по 10 декабря 2013 г. Красный цвет означает температуру выше средней; синий означает температуру ниже нормальной.

Волна холода - это погодное явление, которое отличается похолоданием воздуха. В частности, как используется Национальной метеорологической службой США , волна холода - это быстрое падение температуры в течение 24-часового периода, требующее значительно большей защиты сельского хозяйства, промышленности, торговли и социальной деятельности. Точный критерий холодной волны определяется скоростью падения температуры и минимумом, до которого она падает. Эта минимальная температура зависит от географического региона и времени года. Волны холода, как правило, могут возникать в любом геологическом месте и образуются большими массами холодного воздуха, которые накапливаются в определенных регионах в результате движения воздушных потоков.

Волна холода может привести к гибели и травмам домашнего скота и диких животных. Воздействие холода требует большего потребления калорий для всех животных, включая человека, и если волна холода сопровождается сильным и стойким снегопадом, пасущиеся животные могут быть не в состоянии получить необходимую пищу и воду и умереть от переохлаждения или голода. Волны холода часто вынуждают фермеров покупать корма для домашнего скота по значительным ценам. Люди могут получить обморожение при длительном воздействии холода, что может привести к потере конечностей или повреждению внутренних органов.

Сильные зимние холода часто вызывают замерзание водопроводных труб с плохой изоляцией . Даже некоторые плохо защищенные внутренние водопроводные трубы могут лопнуть из-за расширения в них замороженной воды, что приведет к повреждению имущества. Как это ни парадоксально, пожар становится более опасным во время сильных морозов. Водопровод может выйти из строя, а водоснабжение станет ненадежным, что затруднит тушение пожаров .

Волны холода, которые вызывают неожиданные заморозки и заморозки во время вегетационного периода в зонах средних широт, могут убить растения на ранних и наиболее уязвимых стадиях роста. Это приводит к неурожаю, так как растения погибают до того, как их можно будет собрать с экономической точки зрения . Такие волны холода вызвали голод . Холодные волны также могут вызывать затвердевание и замерзание частиц почвы, что затрудняет рост растений и растительности в этих областях. Одной из крайностей был так называемый Год без лета 1816 года, один из нескольких лет 1810-х годов, когда многочисленные урожаи не выдержали во время странных летних похолоданий после того, как извержения вулканов уменьшили количество поступающего солнечного света.

Тропические циклоны

Фильм НАСА « По следам Катрины» , рассказывающий о последствиях урагана «Катрина» .

12 июня 2020 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) правительства США предсказало, что в 21 веке частота тропических штормов и ураганов в Атлантике снизится на 25 процентов, а их максимальная интенсивность вырастет на 5 процентов. Перед новым исследованием в течение десятилетия велись дебаты о возможном увеличении количества тропических циклонов в результате изменения климата . Однако в специальном отчете МГЭИК 2012 г. об экстремальных явлениях SREX говорится, что «существует низкая уверенность в любом наблюдаемом долгосрочном (т. Е. 40 лет или более) увеличении активности тропических циклонов (т. Е. Интенсивности, частоты, продолжительности) после учета прошлые изменения в возможностях наблюдения ". Увеличение плотности населения приводит к увеличению количества людей, пострадавших от события, и ущерба, причиненного событием данной степени тяжести. Всемирная метеорологическая организация и Агентство по охране окружающей среды США в прошлом связанно увеличением экстремальных погодных явлений к изменению климата, так как у Ойоса и др. (2006), написав, что увеличение числа ураганов категорий 4 и 5 напрямую связано с повышением температуры. Точно так же Керри Эмануэль в Nature пишет, что рассеяние мощности урагана сильно коррелирует с температурой, отражая изменение климата.

Моделирование ураганов дало аналогичные результаты, обнаружив, что ураганы, моделируемые в более теплых условиях с высоким содержанием CO 2 , более интенсивны, чем в современных условиях. Томас Кнутсон и Роберт Э. Тулея из NOAA заявили в 2004 году, что потепление, вызванное парниковыми газами, может привести к учащению случаев очень разрушительных штормов категории 5. Векки и Соден обнаружили, что сдвиг ветра , усиление которого замедляет тропические циклоны , также изменяет модели-проекции изменения климата. Прогнозируется увеличение сдвига ветра в тропической Атлантике и восточной части Тихого океана, связанное с замедлением циркуляции Уокера , а также уменьшение сдвига ветра в западной и центральной частях Тихого океана. В исследовании не делается заявлений о чистом воздействии на ураганы в Атлантике и Восточной части Тихого океана потепления и увлажнения атмосферы, а также о прогнозируемом моделями увеличении сдвига атлантического ветра.

Исследования и атрибуция

Ранние исследования экстремальной погоды были сосредоточены на утверждениях о предсказании определенных событий, современные исследования больше сосредоточены на объяснении причин тенденций в событиях. В частности, в этой области внимание уделяется изменению климата наряду с другими причинными факторами этих событий.

Определения экстремальной погоды различаются в разных частях научного сообщества, меняя результаты исследований в этих областях. Вообще говоря, одно событие в экстремальной погоде не может быть объяснено какой-либо одной причиной ; однако определенные общесистемные изменения глобальных погодных систем могут привести к увеличению частоты или интенсивности экстремальных погодных явлений.

В отчете Национальной академии наук, инженерии и медицины за 2016 год рекомендовалось инвестировать в улучшенные совместные практики во всех областях, работающих над исследованиями атрибуции, улучшая связь между результатами исследований и прогнозированием погоды.

По мере того, как в этой области проводится все больше исследований, ученые начали изучать связь между изменением климата и экстремальными погодными явлениями, а также возможные последствия в будущем. Большая часть этой работы выполняется с помощью моделирования климата. Климатические модели обеспечивают важные прогнозы будущих характеристик атмосферы, океанов и Земли с использованием данных, собранных в наши дни. Однако, хотя климатические модели жизненно важны для изучения более сложных процессов, таких как изменение климата или закисление океана, они по-прежнему являются лишь приблизительными. Более того, погодные явления сложны и не могут быть связаны с какой-то одной причиной - часто существует множество атмосферных переменных, таких как температура, давление или влажность, которые следует учитывать помимо любых влияний, связанных с изменением климата или естественной изменчивостью.

Важным отчетом об экстремальных погодных явлениях является сбор статистики со всего мира, который может помочь ученым и политикам лучше понять любые изменения погодных и климатических условий. Эти статистические данные также могут влиять на моделирование климата. Статистика показывает увеличение количества экстремальных погодных явлений на протяжении 1900-х и в 2000-е годы.

В отчете, опубликованном Управлением Организации Объединенных Наций по уменьшению опасности бедствий (UNDRR), было показано, что в период 2000–2019 годов было зарегистрировано около 6 681 события, связанного с климатом, по сравнению с 3 656 событиями, связанными с климатом, зарегистрированными в период 1980–1999 годов. В этом отчете «событие, связанное с климатом» относится к наводнениям, штормам, засухе, оползням, экстремальным температурам (например, периодам сильной жары или замораживания) и лесным пожарам; он исключает геофизические события, такие как извержения вулканов, землетрясения или движения масс. Хотя есть свидетельства того, что изменение глобального климата, такое как повышение температуры, повлияло на частоту экстремальных погодных явлений, наиболее значительные последствия, вероятно, возникнут в будущем. Вот где полезны климатические модели, поскольку они могут обеспечить моделирование того, как атмосфера может вести себя с течением времени и какие шаги необходимо предпринять в настоящее время, чтобы смягчить любые негативные изменения.

Конечно, есть ошибки, связанные со статистическими данными. Завышение или занижение сведений о жертвах или потерях может привести к неточности в оценке воздействия экстремальных погодных условий. По мере развития науки и техники на протяжении двадцатого и двадцать первого веков некоторые исследователи связывают увеличение числа экстремальных погодных явлений с более надежными системами отчетности. Можно также поспорить о различии в том, что квалифицируется как «экстремальная погода» в различных климатических системах. Однако отчет UNDRR показывает, что, хотя некоторые страны испытали более сильное воздействие, на всех континентах наблюдалось увеличение количества экстремальных погодных явлений. Текущие данные и климатические модели показывают, что повышение глобальной температуры усилит экстремальные погодные явления по всему миру, тем самым увеличивая человеческие жертвы, ущерб и экономические издержки, а также разрушение экосистем.

Отнесение к естественной изменчивости

Некоторые аспекты нашей климатической системы имеют определенный уровень естественной изменчивости, и экстремальные погодные явления могут происходить по нескольким причинам, не связанным с влиянием человека, включая изменения давления или движение воздуха. В районах вдоль побережья или в тропических регионах вероятность штормов с обильными осадками выше, чем в регионах с умеренным климатом, хотя такие явления могут происходить. Не все необычные погодные явления можно обвинить в изменении климата. Атмосфера - сложная и динамичная система, на которую влияют несколько факторов, таких как естественный наклон и орбита Земли, поглощение или отражение солнечной радиации, движение воздушных масс и гидрологический цикл. Из-за этого погодные условия могут изменяться, и поэтому экстремальные погодные условия можно отнести, по крайней мере частично, к естественной изменчивости, существующей на Земле. Климатические колебания, такие как Эль-Ниньо-Южное колебание или Североатлантическое колебание, влияют на погодные условия в определенных регионах мира, влияя на температуру и осадки. Рекордные экстремальные погодные явления, которые были каталогизированы за последние двести лет, скорее всего, возникают, когда климатические модели, такие как ENSO или NAO, работают «в том же направлении, что и потепление, вызванное деятельностью человека».

Причина изменения климата

В последние десятилетия новые рекорды высоких температур существенно опередили новые рекорды низких температур на растущей части поверхности Земли.

В целом климатические модели показывают, что с изменением климата на планете будут более экстремальные погодные условия. Во время штормов, таких как ураганы или тропические циклоны, может выпадать большее количество осадков, вызывая крупные наводнения или оползни из-за насыщения почвы. Это связано с тем, что более теплый воздух способен «удерживать» больше влаги из-за того, что молекулы воды обладают повышенной кинетической энергией, а осадки происходят с большей скоростью, поскольку большее количество молекул имеет критическую скорость, необходимую для падения в виде капель дождя. Изменение режима выпадения осадков может привести к большему количеству осадков в одном районе, в то время как в другом будут более жаркие и сухие условия, что может привести к засухе. Это связано с тем, что повышение температуры также приводит к увеличению испарения с поверхности земли, поэтому большее количество осадков не обязательно означает повсеместно более влажные условия или увеличение питьевой воды во всем мире.

Некоторые исследования подтверждают связь между быстрым потеплением арктических температур и, следовательно, исчезновением криосферы с экстремальными погодными условиями в средних широтах. В исследовании, опубликованном в журнале Nature в 2019 году, ученые использовали несколько симуляций, чтобы определить, что таяние ледяных щитов в Гренландии и Антарктиде может повлиять на общий уровень моря и температуру моря. Другие модели показали, что современное повышение температуры и последующее добавление талой воды в океан может привести к нарушению термохалинной циркуляции, которая отвечает за движение морской воды и распределение тепла по земному шару. Коллапс этой циркуляции в северном полушарии может привести к повышению экстремальных температур в Европе, а также к более частым штормам, нарушив естественную изменчивость климата и условий. Таким образом, поскольку повышение температуры вызывает таяние ледников, в средних широтах могут наблюдаться сдвиги в погодных условиях или температурах.

Влияние человеческой деятельности

Другой важной областью исследований, помимо факторов, которые могут вызывать или увеличивать возникновение экстремальных погодных явлений, является изучение того, что может усилить воздействие экстремальных погодных явлений. Одно из главных влияний - человеческая деятельность. Хотя сжигание ископаемого топлива является наиболее очевидным способом воздействия человека на экстремальные погодные явления, существует множество других видов антропогенной деятельности, которые могут усугубить последствия таких явлений.

Городское планирование часто усиливает воздействие наводнений, особенно в районах, подверженных повышенному риску штормов из-за их местоположения и изменчивости климата. Во-первых, увеличение количества непроницаемых поверхностей, таких как тротуары, дороги и крыши, означает, что меньше воды от надвигающихся штормов поглощается землей. Уничтожение водно-болотных угодий, которые действуют как естественный резервуар, поглощая воду, может усилить воздействие наводнений и сильных осадков. Это может происходить как на суше, так и на побережье. Однако разрушение водно-болотных угодий вдоль побережья может означать уменьшение естественной «подушки» территории, что позволяет штормовым нагонам и паводковым водам распространяться дальше вглубь суши во время ураганов или циклонов. Строительство домов ниже уровня моря или вдоль поймы подвергает жителей повышенному риску разрушения или травм в случае сильных осадков.

Увеличение количества городских территорий также может способствовать возникновению экстремальных или необычных погодных явлений. Высокие сооружения могут изменять направление ветра в городской местности, выталкивая теплый воздух вверх и вызывая конвекцию, вызывая грозы. С этими грозами увеличивается количество осадков, которые из-за большого количества непроницаемых поверхностей в городах могут иметь разрушительные последствия. Непроницаемые поверхности также поглощают энергию солнца и нагревают атмосферу, вызывая резкое повышение температуры в городских районах. Это, наряду с загрязнением и выделением тепла от автомобилей и других антропогенных источников, способствует возникновению городских тепловых островов. Поскольку температура продолжает расти из-за антропогенных выбросов, волны тепла могут стать более распространенными или опасными в городских районах. Кроме того, высокая плотность населения в городах усугубляет человеческие жертвы во многих экстремальных погодных явлениях. В целом, хотя деятельность человека может оказывать прямое влияние на погодные условия, не менее важно учитывать, как действия человека могут усугубить последствия экстремальных погодных явлений и их ущерб.

Что касается антропогенного глобального потепления, исследование, которое также предоставляет прогнозы для будущих случаев экстремальной жары, обнаружило, что возрастающая вероятность возникновения рекордных недельных экстремальных температур зависит от скорости потепления, а не от уровня глобального потепления.

Эффекты

Торнадо, обрушившийся на Анадарко, штат Оклахома, во время вспышки торнадо в 1999 году.

Последствия экстремальной погоды включают, но не ограничиваются:

  • Слишком много дождя (сильные ливни), вызывает наводнения и оползни
  • Слишком сильная жара и отсутствие дождя ( жара ), засуха и лесные пожары
  • Сильные ветры, такие как ураганы и торнадо = повреждение искусственных сооружений и мест обитания животных.
  • Сильный снегопад = лавины и метели

Изменения в человеческом обществе

Экономическая стоимость

Согласно оценкам IPCC (2011), ежегодные убытки с 1980 года варьировались от нескольких миллиардов до более 200 миллиардов долларов США (в долларах 2010 года), с самым высоким значением за 2005 год (год урагана Катрина ). Глобальные убытки от стихийных бедствий, связанные с погодой, такие как гибель людей, культурное наследие и экосистемные услуги , трудно оценить и монетизировать, и поэтому они плохо отражаются в оценках убытков. Тем не менее, недавние аномально сильные штормы, ураганы, наводнения, волны тепла, засухи и связанные с ними крупномасштабные лесные пожары привели к беспрецедентным негативным экологическим последствиям для тропических лесов и коралловых рифов во всем мире.

Потеря жизни

По данным Международной базы данных о стихийных бедствиях, число погибших в результате стихийных бедствий с 1920-х годов снизилось более чем на 90 процентов, несмотря на то, что общая численность населения Земли увеличилась в четыре раза, а температура поднялась на 1,3 ° C. В 1920-х годах в результате стихийных бедствий погибло 5,4 миллиона человек, а в 2010-х - всего 400 тысяч.

Наиболее резкое и быстрое снижение смертности от экстремальных погодных явлений произошло в Южной Азии. В то время как тропический циклон в 1991 году в Бангладеш унес жизни 135 тысяч человек, а циклон 1970 года унес жизни 300 тысяч, циклон такого же размера Ампхам , обрушившийся на Индию и Бангладеш в 2020 году, в общей сложности унес жизни всего 120 человек.

23 июля 2020 года Munich Re объявила, что общее число 2900 смертей в результате стихийных бедствий в мире за первую половину 2020 года было рекордно низким и «намного ниже средних показателей как за последние 30 лет, так и за последние 10 лет. ”

Исследование 2021 года показало, что 9,4% смертей в мире в период с 2000 по 2019 год - ~ 5 миллионов ежегодно - можно отнести к экстремальным температурам, причем связанные с холодом составляют большую долю и снижаются, а связанные с жарой - около 0,91% и увеличиваются. .

Изменения в экосистемах

Экстремальные погодные условия отрицательно сказываются на экосистемах в результате различных событий, приводящих к серьезным последствиям для ландшафта и людей.

Во многих случаях лесные пожары обеспечивают рост и избавляют от множества сорняков и других сухих растений, которые со временем накапливаются, что приводит к возникновению безудержных лесных пожаров. Хотя лесные пожары приносят пользу, они также влияют на экосистемы животных, растений и даже человеческие сообщества. Эти события приводят к тому, что земля становится более сухой и, в свою очередь, вызывает больше лесных пожаров, а также вызывает эрозию, которая приводит к опасному выходу на сушу. Лесные пожары также вызывают нарушение углеродного цикла, что может повлиять на качество воды и состояние земель в этом районе.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки