Przewidywanie groźnych fal upałów w oparciu o wiedzę na temat fal planetarnych
Ocenia się, że fala upałów w Europie w 2003 roku spowodowała ponad 70 000 zgonów. W 2010 roku fala upałów w Rosji 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, wzdłuż atmosferycznych falowodów. 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”. 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.
Słowa kluczowe
PROTECT, fale Rossby’ego, falowody, fala upałów, ekstremalne zjawisko pogodowe, układy cyrkulacji, sezonowy, prognoza, fale planetarne
