Почему на Каролину обрушивается так много исторически редких штормов?

Ураган «Хелен» вызвал смертоносное и разрушительное наводнение, когда он пронесся по юго-востоку 26–29 сентября 2024 года. На обширной территории западной части Северной Каролины, где произошло самое сильное наводнение, количество осадков превысило уровни, которые можно было бы ожидать только в среднем. раз в 1000 лет.

Но это был не первый ливень в Северной Каролине в этом году за последние 1000 лет. В середине сентября безымянный медленный шторм вызвал выпадение осадков более чем на фут ближе к побережью Атлантического океана. Этот шторм затопил районы, которые уже были залиты тропическим штормом Дебби в августе.

Как ученые-атмосферники и государственные климатологи, мы считаем, что общественности важно понимать риск возникновения экстремальных явлений. Это особенно верно, поскольку изменение климата меняет условия, которые создают и питают штормы. Вот как ученые рассчитывают вероятность штормов и почему такие события, как 1000-летний шторм, могут происходить в некоторых местах гораздо чаще, чем предполагает этот термин.

Прогнозирование будущего на основе прошлого

Оценки периодов повторения осадков (как долго они будут в среднем между штормами заданного размера) получены от Национального управления океанических и атмосферных исследований США, где находится Национальная метеорологическая служба. NOAA публикует эти прогнозы в серии отчетов под названием «Атлас 14». Архитекторы и инженеры используют их для проектирования зданий, плотин, мостов и других сооружений, способных противостоять сильным дождям.

В оценках используются данные о прошлых осадках для расчета того, как часто в определенных местах случаются ливни различной силы. В местах, где исторические наблюдения за количеством осадков собирались на протяжении десятилетий, можно с очень высокой степенью достоверности подсчитать количество осадков, которое превышается в среднем один или два раза в год.

Затем эксперты используют статистические методы, чтобы оценить, как часто будет выпадать большее количество осадков. По мере увеличения сумм расчеты становятся менее точными. Но все же возможно сделать разумные оценки очень редких дождей.

Результатом являются средние вероятности того, что определенное количество дождя выпадет в данном месте в любой данный год. Если вероятность того, что шторм выпадет 6 дюймов (15 см) дождя в течение 24 часов, будет происходить в любой год с вероятностью 1%, то мы ожидаем, что такой шторм случается один раз в 100 лет, поэтому говорят, что период его повторяемости равен 100. годы. Можно ожидать, что событие с вероятностью 0,1% произойдет в любой конкретный год в среднем один раз в 1000 лет, поэтому его называют событием, происходящим раз в 1000 лет.

Это не «раз и готово»

Проблема с такими терминами, как 100-летнее событие или 1000-летнее событие, заключается в том, что многие люди, слыша их, предполагают, что они означают, что еще один шторм такого размера не должен произойти в течение следующих 99 или 999 лет. Это разумный вывод, но он неверен. Каждый шторм — это индивидуальное событие, поэтому тот факт, что один шторм становится необычно сильным, не означает, что следующий шторм год спустя также не может превзойти шансы.

Представьте, что вы бросаете пару игральных костей. Вероятность выпадения пары шестерок невелика — всего 1 из 36, или чуть меньше 3%. Но если вы бросите кости еще раз, шансы не изменятся — для этого броска они будут такими же, как и для предыдущего.

Более точный способ сообщить о вероятности шторма — подумать о годовой вероятности превышения — вероятности того, что ливень заданного размера может произойти в любой отдельный год. Вероятность возникновения 1000-летнего шторма в любом году составляет 0,1%, и такая же вероятность повторится в следующем году и через год.

Поскольку США — большая страна, мы должны ожидать, что каждый год будет наблюдаться несколько ливней с вероятностью 0,1%. Вероятность того, что такой шторм произойдет в каком-либо конкретном месте, чрезвычайно мала, но вероятность того, что он произойдет где-то, становится немного выше.

Другими словами, даже если вы вряд ли столкнетесь с 1000-летним штормом в вашем регионе, вероятно, где-то в стране каждый год будут происходить 1000-летние штормы.

В разных регионах наблюдаются разные виды штормов

В реальном мире настоящие ливни распределяются не случайным образом; они являются результатом атмосферных процессов, таких как грозы и ураганы, которые вызваны местными и региональными климатическими условиями. Таким образом, на карте реальных 1000-летних ливней будут показаны скопления, отражающие ураганы вдоль восточного побережья, атмосферные реки вдоль западного побережья и грозовые комплексы на Великих равнинах, где формируются грозовые системы.

Типы штормов имеют значение, поскольку они имеют разную продолжительность. Почти все редкие экстремальные дожди продолжительностью 1 час связаны с грозами, а те, что длятся 48 или 72 часа, часто вызваны ураганами или их остатками.

В Северной Каролине и Южной Каролине, которые часто страдают от ураганов и тропических штормов, в последние годы наблюдалось множество экстремальных дождей. В их число входят рекордные ливни в октябре 2015 года в Южной Каролине; Ураган Мэтью в 2016 году; Ураган Флоренс в 2018 году; вышеупомянутый безымянный шторм в сентябре 2024 года; а теперь ураган Хелен.

Фактически, с 2002 года три урагана в США, вызвавшие 1000-летнее количество осадков на крупнейших территориях, обрушились на Каролины: шторм в октябре 2015 года, Флоренция и Хелен.

Загрузка кубика погоды

Почему всего за несколько лет на Каролину обрушилось так много штормов, которые с исторической и статистической точки зрения должны быть чрезвычайно редкими? Есть две основные причины, которые связаны между собой.

Во-первых, оценка вероятности редких событий требует все больших объемов данных. Атлас 14 NOAA в последний раз обновлялся для Каролины в 2006 году, и в этих расчетах использовались данные только до 2000 года.

По мере того, как происходит больше штормов и собирается больше данных, оценки становятся более надежными. Учитывая, что надежные измерения количества осадков проводятся всего лишь около 100 лет назад, истинная вероятность такого количества дождей в Каролинах, возможно, до сих пор недооценивалась.

Во-вторых, эта статистика предполагает, что климат не меняется, но мы знаем, что это так. В результате антропогенного изменения климата частота проливных дождей увеличилась, особенно в прибрежных регионах. Более теплый воздух может удерживать больше влаги, а более теплые океаны обеспечивают эту влагу в качестве топлива для сильных дождей.

В результате изменение климата делает ливни, которые раньше были крайне редкими, теперь несколько более вероятными. Хотя штатам Каролина, возможно, особенно не повезло в последние годы, шансы на усиление дождя также возрастают — тенденция, которая создает серьезные проблемы для готовности к чрезвычайным ситуациям и восстановления.

NOAA в настоящее время разрабатывает Атлас 15, который обновит текущие оценки более свежими данными и будет учитывать последствия изменения климата. Агентство также планирует модернизировать свои оценки связанного количества, известного как вероятное максимальное количество осадков, которое представляет собой оценку наихудшего количества осадков, которое может произойти в определенном месте.

Инженеры используют эти оценки для проектирования крупных критически важных объектов, таких как плотины, которые смогут выдержать наводнение, которое может произойти при наихудшем сценарии выпадения осадков на их объектах. Северная Каролина разработала свою собственную версию Атласа 15 в связи с острой необходимостью спланировать транспортную инфраструктуру для проведения большего количества мероприятий, таких как Флоренция и Хелен.

Эти обновления предоставят информацию, которую можно будет использовать для лучшего планирования и принятия решений. Несмотря на это, экстремальные осадки по-прежнему будут представлять собой серьезную опасность, оказывая значительное воздействие на многие общины США.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.