Przewidywanie groźnych fal upałów w oparciu o wiedzę na temat fal planetarnych
Ocenia się, że fala upałów w Europie w 2003 roku(odnośnik otworzy się w nowym oknie) spowodowała ponad 70 000 zgonów. W 2010 roku fala upałów w Rosji(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zabiła około 50 000 ludzi i spowodowała straty w uprawach pszenicy w wysokości 15 mld USD. Wiele ekstremalnych zjawisk pogodowych, w tym fale upałów w Europie i Rosji, ma związek z określonymi układami cyrkulacji atmosferycznej – w szczególności z przemieszczaniem się pewnego rodzaju fal atmosferycznych, nazywanych falami Rossby’ego(odnośnik otworzy się w nowym oknie), wzdłuż atmosferycznych falowodów(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Fale Rossby’ego, nazywane też falami planetarnymi, to wielkoskalowe fale związane z prądami atmosferycznymi lub oceanicznymi. Są one naturalnym następstwem ruchów obrotowych Ziemi i mają zwykle długość od kilkuset do kilku tysięcy kilometrów. Powstawanie falowodów to wynik pewnych układów wiatrów atmosferycznych (prądów strumieniowych), czyli mas powietrza przesuwających się z dużą prędkością z zachodu na wschód w górnych warstwach atmosfery, około 8–12 km nad powierzchnią Ziemi. Falowody wyznaczają kierunek przemieszczania się fal Rossby’ego, a tym samym regiony świata, na które te fale wpływają.
Badanie sezonowej przewidywalności
Celem finansowanego ze środków UE projektu PROTECT było zbadanie powiązania między falami Rossby’ego i ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, a także ocena przewidywalności takich układów cyrkulacji w skalach czasowych od wewnątrzsezonalnej do międzysezonalnej (ang. sub-seasonal to seasonal, S2S), by poprawić zdolność przewidywania ekstremów pogodowych z kilkumiesięcznym wyprzedzeniem. Badania w ramach projektu przeprowadzono dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Rachel White, stypendystka działania MSC, badała atmosferyczne falowody, które powodują uwięzienie fal Rossby’ego w określonym zakresie szerokości geograficznych Ziemi. „Uwięzione fale Rossby’ego zwiększają swoją amplitudę i pozostają w tym samym miejscu przez długi czas – oba te zjawiska przyczyniają się do powstawania ekstremalnych zdarzeń pogodowych. Choć prace w ramach projektu PROTECT skupiały się na falach upałów, w literaturze naukowej opisywano też związek fal Rossby’ego z silnymi mrozami i intensywnymi opadami deszczu”, wyjaśnia White.
Potwierdzone powiązanie
Najważniejszym wynikiem projektu było przygotowanie zbioru danych zawierającego dzienne mapy z informacjami o występowaniu atmosferycznych falowodów. Jak mówi White: „Dotychczas falowody badano zwykle w ujęciu uśrednionym, opierając się na średniej zależnej od czasu lub długości geograficznej. Zespół projektu PROTECT opracował algorytm obiektowy umożliwiający wykrywanie falowodów w danych dotyczących wiatrów z ostatnich 35 lat. Dzięki temu mógł powstać opisujący falowody zbiór danych”. Analiza tego zbioru pokazała, że falowody są faktycznie powiązane ze zwiększeniem częstości występowania fal Rossby’ego, a w szczególności wolno przemieszczających się fal Rossby’ego, które są jedną z przyczyn długich okresów wysokich temperatur, takich jak fale upałów. „Badanie to pozwoliło nam lepiej poznać powiązania między wielkoskalowymi układami cyrkulacji atmosferycznej a ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi”, twierdzi White. Prace rozpoczęte w ramach projektu PROTECT są kontynuowane – naukowcy badają, czy powstawanie falowodów będzie można przewidywać z użyciem praktycznych systemów prognozowania S2S. Może to potencjalnie poprawić zdolność przewidywania ekstremów pogodowych. „Wyniki potwierdzające istnienie związku między falowodami a typem fal Rossby’ego, które zwykle wywołują ekstremalne zjawiska, sugerują, że metoda opracowana przez zespół projektu PROTECT może rzeczywiście umożliwić poprawę prognoz S2S dotyczących fal upałów”, podsumowuje White.
