Грози та зливи разом створюють мегадощі які топлять міста!

Залежність між зростанням температури та інтенсивністю екстремальних опадів має складну природу, що вимагає детального дослідження різних типів атмосферних процесів для точного прогнозування ризиків паводків у кліматі, що змінюється.

Зливові паводки становлять суттєву загрозу для населення та інфраструктури, особливо в урбанізованих зонах. Вони виникають внаслідок екстремальних опадів, інтенсивність яких пов’язана з температурою повітря. Розуміння цього зв’язку критично важливе для оцінки майбутніх ризиків в умовах глобального потепління.

Наукова дискусія щодо впливу температури на екстремальні опади триває вже понад 17 років. Фізична основа цього явища пов’язана зі співвідношенням Клаузіуса-Клапейрона, яке описує здатність атмосфери утримувати водяну пару. Відповідно до цього принципу, вміст водяної пари зростає приблизно на 7% при підвищенні температури на один градус Цельсія.

Суперечливі дані досліджень

Проривне дослідження Лендерінка і ван Мейгаарда 2008 року, що аналізувало довготривалі ряди даних із Нідерландів, поставило під сумнів пряме застосування співвідношення Клаузіуса-Клапейрона. “Співвідношення Клаузіуса-Клапейрона є недостатнім для опису збільшення кількості екстремальних опадів, зокрема, грозових, які можуть збільшуватися на 14% на градус Цельсія – тобто вдвічі більше, ніж за Клаузіусом-Клапейроном”, – стверджували автори дослідження. Їхня робота отримала понад 1000 цитувань.

Нове дослідження науковців із Потсдамського університету розв’язує цю тривалу суперечку. Вони використали масштабний високочастотний набір даних з Німеччини у поєднанні з даними про блискавки. Ніколас Да Сільва пояснює: “Оскільки блискавка вказує на грозову активність, стратиформні опади можна відокремити таким чином”.

Дослідники розділили опади на два типи: стратиформні (безперервні, рівномірні) та грозові (короткочасні, інтенсивні). При аналізі кожного типу окремо результати відповідали класичному співвідношенню Клаузіуса-Клапейрона – приблизно 7% збільшення на градус Цельсія. “Якщо ретельно відібрати лише ясні грозові опади і вивчити екстремуми при кожній температурі, збільшення майже ідеально відповідає теорії Клаузіуса-Клапейрона”, – підтверджує Ян О. Хартер.

Статистичне пояснення феномену

Подвоєне збільшення опадів (так званий “супер-Клаузіус-Клапейрон” ефект) спостерігається лише при об’єднанні статистики обох типів опадів. Цей феномен має статистичне походження, а не фізичне – ключовий висновок, який допомагає вирішити довготривалу наукову суперечку.

Однак дослідження виявило важливу закономірність: хмарні кластери, що містять як грозові, так і стратиформні компоненти, відповідальні за найбільш екстремальні опади. Такі комбіновані системи спричиняють найбільш руйнівні паводки та становлять підвищену небезпеку в умовах зміни клімату.

Ця зливова небезпека особливо актуальна для міських територій, де швидкість стоку води вища. Автори дослідження підкреслюють: “Зміни температури, які прогнозуються на найближчі десятиліття в умовах потепління клімату, дійсно досягнуть безпрецедентного рівня ризику для людей та інфраструктури, особливо в міських районах”.

Процес формування опадів залежить від насичення водяної пари в атмосфері. Спрощена аналогія описує це як губку, яка вбирає більше води при вищій температурі. При підвищенні глобальної температури атмосфера утримує більше вологи, що призводить до інтенсивніших опадів при її конденсації.

Для точного прогнозування паводкових ризиків необхідне поглиблене розуміння динаміки різних типів опадів. Дослідження демонструє, що хоча окремі типи опадів відповідають класичній теорії, їх комбінація створює статистично посилений ефект, який слід враховувати при моделюванні кліматичних загроз.