Melissa nie była wyjątkiem. Nadchodzi czas silnych huraganów

Niedawno świat obiegły wieści o huraganie Melissa, który szczególnie mocno spustoszył Jamajkę. Kataklizm był szeroko omawiany także w Polsce, m.in. z powodu obecności tam znanego polskiego aktora wraz z rodziną. Pod wieloma względami Melissa była huraganem niezwykłym – bardzo szybko nabrała dużej prędkości wiatru, stając się jednym z najsilniejszych huraganów odnotowanych dotąd na planecie, a do tego przesuwała się niespotykanie powoli, potęgując szkody. Jak do tego doszło, jak powstają huragany i jak te zjawiska będą się zmieniać wraz ze zmianą klimatu tłumaczą czytelnikom Energetyki24 prof. Bogdan Chojnicki i dr Artur Szkop.

Rekordowa Melissa

We wtorek 28 października huragan Melissa uderzył w Jamajkę jako huragan najwyższej, 5 kategorii. Maksymalna stała prędkość wiatru sięgała 299 km/h. Była to trzynasta nazwana burza tropikalna w tym sezonie huraganowym – trwającym od 1 czerwca do 30 listopada – trzeci huragan 5 kategorii w tym roku, obok Erin i Humberto, i jak dotąd najsilniejszy z nich. Melissa wcześniej spowodowała zniszczenia na Dominikanie i Haiti. W środę 29 października jako huragan kategorii 3 Melissa uderzyła w Kubę.

Według doniesień medialnych na wyspach zginęło łącznie ponad 50 osób. Na Haiti, gdzie już połowa ludności doświadcza głodu, zniszczone zostały uprawy, co może przynieść kolejne ofiary. Kingston, stolica Jamajki, uniknęła najgorszych skutków huraganu. Zachodnie części wyspy, gdzie bezpośrednio uderzył, doświadczyły „całkowitego zniszczenia” – powiedział Daryl Vaz, jamajski minister energii, transportu i telekomunikacji. Pomimo zapewnionego transportu, niewielu mieszkańców posłuchało wezwania do ewakuacji. W ponad 130 schroniskach przed uderzeniem Melissy przebywało mniej niż 1000 osób. „To dużo, dużo poniżej poziomu wymaganego dla huraganu kategorii 5” – mówił wówczas minister. Wiatr powalał drzewa i zrywał linie energetyczne. Po przejściu huraganu zachodnia część Jamajki została w znacznym stopniu odcięta od pozostałej części kraju, a prąd nie docierał do ponad pół miliona gospodarstw domowych.

Na wyspie uwięzieni byli turyści, którzy nie mogli wyjechać z powodu odwołania lotów. Przebywali tam m.in. polski aktor Michał Żebrowski wraz z żoną i dziećmi, którzy relacjonowali przejście huraganu przez wyspę. Jak mówił aktor w rolce na swoim profilu na Instagramie, okiennice i szyby w budynkach położonych nad ich hotelem zostały wyrwane przez wiatr, a drewniane domy „przestały istnieć”.

Dlaczego Melissa była tak niszczycielska?

Huragan Melissa pod wieloma względami był zjawiskiem wyjątkowym. Z minimalnym ciśnieniem w oku cyklonu sięgającym 892 hPa, była jednym z najsilniejszych huraganów odnotowanych dotąd na Ziemi – po huraganie Wilma z 2005 r. (882 hPa) i Gilbert z 1988 r. (888 hPa). Niezwykłe było to, jak szybko zwiększyła się prędkość wiatru tego huraganu. Dzięki niezwykle ciepłym wodom Atlantyku – średnia temperatura wynosiła około 30°C – w ciągu 24 godzin nastąpiło podwojenie prędkości wiatru Melissy. Do tej sytuacji przyczyniły się jeszcze dwa czynniki, o których w rozmowie z Energetyką24 opowiedział dr Artur Szkop z Zakładu Fizyki Atmosfery w Instytucie Geofizyki Polskiej Akademii Nauk.

Huragan Melissa do pewnego momentu był słabym huraganem. Dopóki znajdował się na południu od Jamajki i poruszał się na zachód, występowało zjawisko ścinania wiatru (ang. wind shear). Polega na tym, że przy powierzchni ziemi wiatr wieje w jednym kierunku, np. na zachód, a wyżej w atmosferze – w przeciwnym, np. na wschód. Wtedy rdzeń huraganu jest rozrywany, co go istotnie osłabia. W końcu sytuacja się zmieniła, ścinanie ustało i przestało blokować huragan, który w krótkim czasie stał się huraganem 5 kategorii. W przypadku Melissy nie wystąpiło także jeszcze jedno zjawisko, które potrafi osłabić huragan – cykl wymiany ściany oka. Polega on na tym, że huragan na przemian słabnie i wzmacnia się.
dr Artur Szkop z Zakładu Fizyki Atmosfery, Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk

Ponadto Melissa poruszała się wyjątkowo wolno. Jak wyjaśnił Dan DePodwin, starszy dyrektor ds. prognoz w AccuWeather: „analiza AccuWeather dotycząca huraganów od 1971 roku w tym samym rejonie Karaibów, w którym wystąpiła Melissa, pokazuje, że średnia prędkość przemieszczania się tego huraganu na tym obszarze wyniosła zaledwie 7,4 km/h, co jest najniższą odnotowaną wartością”. Jak powiedział dr hab. inż. Bogdan Chojnicki, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu w rozmowie z Energetyką24, ma to ogromny wpływ na skalę zniszczeń.

Prędkość, z jaką przesuwa się huragan, ma duże znaczenie. Im dłużej huragan przebywa nad danym miejscem, tym większa jego niszczycielska siła – i to z dwóch powodów. Po pierwsze, chodzi o dłużej oddziałującą niszczącą siłę wiatru, a po drugie – o ilość wody, wolno poruszający się huragan to większa ilość wody opadowej. Można przewidywać, że wraz z postępującą zmianą klimatu tej wody będzie uwalniać się coraz więcej, ponieważ im cieplejsze powietrze, tym większa ilość transportowanej wody opadowej. Intensywne opady przynoszone przez taki huragan to zjawisko normalne, ale jeśli dodać do tego tendencję do zagęszczania zabudowy zarówno w głębi lądu, jak i na wybrzeżu to jest to przepis na naprawdę poważne zniszczenia.
dr hab. inż. Bogdan Chojnicki, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu

Wstępna analiza firmy Enki Research szacuje bezpośrednie zniszczenia mienia na Jamajce na 6,5 mld USD, czyli około ⅓ PKB tego kraju. Ze względu na często niską wartość nietrwałych nieruchomości, aby łatwiej było to sobie wyobrazić, gdyby taki huragan zdarzył się w USA, spowodowałby straty o wartości 9 bln USD – 40 razy większe niż huragan Katrina. Z kolei szacunki AccuWeather wskazują na straty w wysokości około 48-52 mld USD, włączając w to m.in. uszkodzenia domów, przedsiębiorstw i infrastruktury, zastoje w handlu i dostawach, przerwy w działaniu portów i straty wynikające ze spowolnienia ruchu turystycznego. Jak powiedział Associated Press premier Jamajki Andrew Holness, „w regionie nie ma infrastruktury, która wytrzymałaby huragan kategorii 5. Teraz pytanie brzmi, jak szybko uda się wszystko odbudować. To jest wyzwanie”. Mogą minąć miesiące, zanim sytuacja wróci do względnej normy.

Jak właściwie powstają huragany?

Huragan to rodzaj cyklonu tropikalnego – który jest najbardziej ogólną nazwą tego zjawiska – powstający na północnym Oceanie Atlantyckim i północno-wschodnim Pacyfiku. Cyklony tropikalne powstające na północno-zachodnim Oceanie Spokojnym nazywane są tajfunami, a te powstające na Oceanie Indyjskim i południowym Oceanie Spokojnym – po prostu cyklonami tropikalnymi. Dr Artur Szkop wyjaśnił, jak powstają huragany na Atlantyku:

Huragan to obracający się układ baryczny tworzący pompę, która transportuje energię między dwoma zbiornikami ciepła, powierzchnią rozgrzanego oceanu o temperaturze co najmniej 26-27°C i stratosferą o mniej więcej stałej temperaturze na poziomie minus 75-80 stopni. Do zainicjowania huraganu potrzebny jest także gradient ciśnień przy powierzchni Ziemi – zazwyczaj jest to rozbudowana struktura burz tropikalnych, która pojawia się na zachodnim wybrzeżu Afryki. To jest kolebka, w której rodzą się huragany atlantyckie. Aby z układu niżowego mógł powstać huragan, konieczna jest jeszcze siła Coriolisa, której wartość rośnie wraz z oddalaniem się od równika. Ona powoduje, że w układzie niżowym powietrze zaczyna „skręcać” i poruszać się po rozbudowanej spirali. Ciepła powierzchnia oceanu stale dostarcza energię maszynie cieplnej, jaką jest huragan, dzięki parowaniu z powierzchni oraz skraplaniu pary wodnej z powietrza w postaci opadu. W odróżnieniu od zwykłej burzy może on trwać tygodniami – dopóki ma dostęp do energii. Po dotarciu na ląd zostaje od niej odcięty i wygasa zazwyczaj w ciągu kilkudziesięciu godzin.
dr Artur Szkop z Zakładu Fizyki Atmosfery w Instytucie Geofizyki Polskiej Akademii Nauk

Z kolei prof. Bogdan Chojnicki wytłumaczył, od czego zależy siła huraganu i jak to zjawisko będzie się zmieniać wraz ze zmianą klimatu:

W przyszłości huraganów niekoniecznie będzie więcej, ale ze względu na coraz cieplejsze oceany jest bardzo prawdopodobne, że będą one silniejsze. Wysoka temperatura oceanu – graniczną wartością jest 27°C na głębokości przynajmniej 50 m – jest jednym z warunków koniecznych do powstania huraganu. To dostarczy mu odpowiednią energię poprzez parowanie oceanicznej wody. Przez zmianę klimatu w wodzie jest magazynowane coraz więcej energii, która wzmacnia huragany. Jeśli pozostałe warunki niezbędne do powstania huraganu zostaną spełnione, to przez zmianę klimatu ma on większe szanse niż kiedyś stać się silniejszy. To bardzo zła wiadomość – huragany będą bardziej dotkliwe, niż w przeszłości, a do tego dochodzi jeszcze problem wzrastającego wraz z globalnym ociepleniem poziomu wód w oceanach. Stwarza to ogromne zagrożenie na wybrzeżach.
dr hab. inż. Bogdan Chojnicki, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu

Huragany a zmiana klimatu

Według VI Raportu Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) wraz ze wzrostem średniej globalnej temperatury częstotliwość występowania huraganów może spaść (średni poziom ufności, ale wzrośnie liczba intensywnych huraganów najwyższych kategorii oraz wzrośnie średnia prędkość wiatru (wysoki poziom ufności), (rozdział 11.7.1. Jak tłumaczyli redaktorzy Nauki o Klimacie:

Z jednej strony wzrost temperatury wody i wzrost wilgotności sprzyjają ich (huraganów – przyp. Energetyka24) formowaniu, ale z drugiej strony w cieplejszym klimacie słabną niezbędne do zainicjowania cyklonu pionowe ruchy powietrza w tropikach, wzrasta też zmienność prędkości wiatru wraz z wysokością, która dezorganizuje cyrkulację.
prof. Szymon Malinowski, Marcin Popkiewicz, Nauka o Klimacie

W badaniu opublikowanym w 2023 r. w Scientific Reports przeanalizowano 830 cyklonów tropikalnych na Atlantyku z lat 1971-2020. Wykazało ono, że obecnie huragany są ponad dwukrotnie bardziej „narażone” na gwałtowny rozwój z niewielkich burz kategorii 1 lub słabszych do katastrofalnych huraganów w ciągu 36 godzin niż wcześniej. Ponadto stwierdzono, że w latach 2001-2020 8,1 proc. burz przekształciło się z małej burzy kategorii 1 lub słabszej w huragan kategorii 3 lub wyższej w ciągu zaledwie 24 godzin. W latach 1971–1990 zdarzyło się to tylko w 3,2 proc. przypadków.

Szkody większe niż kiedyś

Jak podkreślili redaktorzy Nauki o Klimacie, nawet huragany o tej samej prędkości wiatru i rozmiarze mogą dziś dokonywać większych szkód niż kiedyś.

Po pierwsze, większa ilość wilgoci w atmosferze przekłada się na większe opady. Po drugie, przypływ sztormowy nakłada się na wyższy dziś i rosnący poziom morza. Po trzecie zaś, zmiany w zachowaniu atmosfery i prądów oceanicznych umożliwiają dotarcie cyklonów w miejsca, w których wcześniej się one nie pojawiały.
prof. Szymon Malinowski, Marcin Popkiewicz, Nauka o Klimacie

Według opracowania amerykańskiej National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) z 2023 r. wraz z postępującą zmianą klimatu opady niesione przez atlantyckie huragany zwiększą się o 15 proc. W przypadku huraganu takie opady mogą już teraz wynosić nawet 1500 mm na dobę i 5000 mm w 10 dni i prowadzić do katastrofalnych powodzi błyskawicznych. Dla porównania – w czasie powodzi w Polsce w 1997 r. spadło ponad 450 mm deszczu w 3 dni.

Z kolei na wybrzeżach duża część zniszczeń jest związana z przypływami sztormowymi powodowanym przez huragany, które mogą sięgać nawet kilkunastu metrów. Są związane ze zjawiskiem piętrzenia się wody w oku cyklonu oraz jednoczesnym pchaniem wody przez wiatr w kierunku lądu na płytkich wodach przybrzeżnych. Szkody powodowane przez to zjawisko będą potęgowane przez wzrastający poziom morza powodowany przez globalne ocieplenie.

Zmiana klimatu już tu jest

Już teraz obserwujemy wpływ zmiany klimatu na huragany występujące na Ziemi. Było tak chociażby w przypadku Melissy. Zgodnie z szacunkami naukowców z Grantham Institute na Imperial College London otrzymanymi przy pomocy narzędzia Climate Damage Tracker prawdopodobieństwo wystąpienia huraganu takiej skali jak Melissa w momencie dotarcia na ląd jest około cztery razy większe w obecnym klimacie niż było w epoce przedprzemysłowej. Obecnie średnia globalna temperatura jest o około 1,3°C wyższa niż była przed erą przemysłową. Jak podkreślili, „jest mało prawdopodobne, aby zdarzenie tego typu wystąpiło bez zmiany klimatu”.

W sierpniu zeszłego roku huragan Beryl pobił wiele rekordów. Był to najsilniejszy odnotowany huragan o tej porze roku od co najmniej 100 lat. Zaliczono go do kategorii 4 w pięciostopniowej skali Saffira-Simpsona. Prędkość wiatru wzrosła bardzo szybko – w zaledwie 42 godziny z depresji tropikalnej o niskiej prędkości wiatru do ponad 170 km/h. W swoim maksimum podmuchy przekraczały 250 km/h. Zazwyczaj tak silne huragany rozwijają się dopiero w późniejszej części sezonu, po tym jak morza nagrzeją się latem.

Świat doświadcza już huraganów takiej mocy, że niektórzy badacze postulują rozszerzenie tradycyjnej skali Saffira-Simpsona. Dwaj naukowcy, Michael F. Wehner i James P. Kossin, w artykule z 2024 r. argumentowali, że obecnie spotykane cyklony tropikalne potrafią mieć bardziej niszczycielski potencjał, niż te zazwyczaj przypisane do kategorii 5. Zaproponowali więc zdefiniowanie nowej, szóstej kategorii, która będzie rozpoczynać się od prędkości wiatru na poziomie 309 km/h. W ciągu ostatnich 10 lat wystąpiło już pięć takich huraganów.

Jak radzimy sobie z huraganami?

Jak stwierdził dr Szkop „na chwilę obecną nie dysponujemy jako ludzkość metodami, które w jakiś opłacalny sposób byłyby w stanie zmienić ścieżkę huraganu”. Jedyne, co można zrobić, to przewidywać jego trasę i wdrażać systemy ostrzegania.

Przewidywanie tempa i kierunku poruszania się huraganów jest bardzo trudne, ale konieczne. Różnica między huraganem, który ucieka już na Atlantyk i zagraża przepływającym statkom, a huraganem, który uderzy w ląd, jest fundamentalna. Jednakże przewidywanie trasy huraganu jest wciąż w pewnym stopniu ograniczone. Ścieżka wyznaczająca przewidywaną trasę huraganu nie jest linią, ale przyjmuje kształt rozszerzającego się lejka – im dalej od aktualnego położenia huraganu, tym więcej niepewności co do jego trasy. Można powiedzieć, że jest to olbrzymi układ przypominający dziecięcego bąka, który owszem, ma swoją trajektorię, ale wciąż ma cechy układu chaotycznego. Niewielka zmiana na początku może więc dużo zmienić na jego dalszej trasie, ponieważ jej wpływ może się kumulować.
dr hab. inż. Bogdan Chojnicki, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu

Do pewnego stopnia udaje się to jednak prognozować, tak jak było w przypadku Melissy.

To, jak huragan się porusza, w większości przypadków zależy nie od samego huraganu, tylko od globalnej cyrkulacji atmosferycznej. Huragan jest uwięziony w przepływie mas powietrza i razem z nim się porusza. W przypadku huraganu Melissa prognozy jego trasy dosyć dobrze się sprawdziły. Poruszał się w kierunku zachodnim i w pewnym momencie „wykonał” skręt o 90° na północ. Większość modeli, które sprawdziłem, przewidziała ten skręt.
dr Artur Szkop z Zakładu Fizyki Atmosfery, Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk

Trudność wciąż sprawia prognozowanie prędkości, z jaką huragan będzie się poruszać, jednakże techniki pomiarowe i modele wciąż są rozwijane.

Ocena prędkości huraganu to wciąż trudna do określenia rzecz, ponieważ na tempo przemieszczania się takiego olbrzyma mają np. wpływ takie czynniki, jak ogólny ruch atmosfery, w której on się porusza. Jest to pewna „cecha osobnicza” każdego huraganu. Naukowcy nie ustają w badaniach struktury i dynamiki huraganów, a do korekt obliczeń ich formowania się i tras są stosowane bieżące dane pozyskiwane np. przez samoloty, a od niedawna – satelity.
dr hab. inż. Bogdan Chojnicki, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu

Czy huraganom można zapobiegać lub chociaż je osłabiać? Zwolennicy teorii spiskowych twierdzili, że Melissa była wywołana przez „geopolityczną broń pogodową”, więc być może ich zdaniem ludzkość byłaby w stanie również huragan powstrzymać… Dr Artur Szkop stwierdził, że być może możliwe byłoby pewne osłabienie powstającego huraganu, gdyby na dużym obszarze flota statków pompowałaby wodę z głębokości np. 50-100 m, co pozwoliłoby na wymieszanie ciepłej wody na powierzchni z tą chłodniejszą z większej głębokości. Jak podkreślił, koszt takiego przedsięwzięcia mógłby być jednak większy niż zniszczenia, których mógłby dokonać potencjalny huragan.