Een studie gebaseerd op nieuwe supercomputersimulaties met hoge resolutie, gepubliceerd in de uitgave van het tijdschrift van deze week wetenschappelijke vooruitgang , onthult dat de opwarming van de aarde de aanlanding van tropische cyclonen van categorie 3 of hoger in de Indische en Stille Oceaan zal intensiveren, terwijl de vorming van zwakkere gebeurtenissen wordt onderdrukt.

tropische cyclonen (inclusief tyfoons en orkanen), zijn de meest dodelijke en duurste weerrampen op aarde. Miljoenen mensen worden elk jaar getroffen door de vernietigende kracht van deze extreme weersystemen, maar hoe tropische cyclooneigenschappen - met name in kustgebieden - zullen veranderen als reactie op het broeikaseffect, is lang een mysterie gebleven. Om deze vraag te beantwoorden, wetenschappers gebruiken al meer dan twee decennia 's werelds grootste supercomputers om simulaties van klimaatmodellen uit te voeren die belangrijke aspecten van deze vernietigende stormen laten zien. Echter, tot voor kort was de rekenkracht onvoldoende om zowel atmosferische details vast te leggen als de volledige interactie met de oceaan op wereldschaal op te lossen.

Een team van onderzoekers van het Zuid-Koreaanse IBS Center for Climate Physics (ICCP) aan de Pusan ​​National University heeft onlangs een van de meest computerintensieve en gedetailleerde simulaties van de opwarming van de aarde tot nu toe voltooid. Het mondiale klimaatmodel registreert kleinschalige atmosferische en oceanische processen met een horizontale schaal van 25 km en 10 km, respectievelijk. Deze ongekende resolutie is voldoende om tropische cyclonen en oceanische koude kielzog te simuleren (Fig. 1), die worden gegenereerd wanneer een sterke, langzaam bewegende tropische cycloon koud diep water naar het oceaanoppervlak brengt, verdere invloed op het spoor en de intensiteit van tropische cyclonen.

Om de gevoeligheid van tropische cyclonen voor de opwarming van de aarde te bepalen, het onderzoeksteam voerde computermodelsimulaties uit voor de huidige atmosferische samenstelling van broeikasgassen en verdubbelde en verviervoudigde CO ₂ concentraties. De simulaties liepen 13 maanden op een van de snelste academische supercomputers van Zuid-Korea, Aleph genaamd (Fig. 1). het genereren van een equivalent van ongeveer tweeduizend harde schijven van 1 TB aan gegevens.

Dit klimaatcomputermodel is ook in andere opzichten uniek. Bijvoorbeeld, het vertoont veel zwakkere fouten in de oceaantemperatuur dan de vorige generatie klimaatmodellen. "Deze verbetering was belangrijk voor een realistische simulatie van tyfoons in de Indische en Stille Oceaan, " zegt Dr. Jung-Eun Chu, hoofdauteur van de studie en projectleider bij het ICCP.

Over de warme tropische oceanen, lucht stijgt, op grote hoogte naar de polen stromen en in de subtropische gebieden zinken. De oppervlakte-retourstroom van deze zogenaamde Hadley-circulatie voedt het wereldwijde passaatwindsysteem. Volgens de nieuwe studie de zomerse Hadley-circulatie zal naar verwachting in de toekomst verzwakken als gevolg van de versnelde atmosferische opwarming op een hoogte van 5-15 km, ten opzichte van de grond. "Een toekomstige vermindering van de stijgende beweging in de tropische atmosfeer zal het moeilijker maken voor tropische cyclonen om zich te ontwikkelen, wat de verwachte toekomstige onderdrukking van tropische cycloonzaden en de totale aantallen in de Stille en Indische Oceaan verklaart (Fig. 2), " legt Dr. Sun-Seon Lee van de ICCP uit, die de simulaties op Aleph heeft uitgevoerd. "Interessant is dat het gesimuleerde patroon van toekomstige tropische cycloonveranderingen vrij gelijkaardig is aan de recent waargenomen trends, die het idee ondersteunt dat de opwarming van de aarde al het wereldwijde extreme weer verandert", voegt Dr. Lee eraan toe.

Echter, het verhaal hoe de opwarming van de aarde tropische cyclonen zal veranderen, is complexer. Hoewel voor een CO ₂ een verdubbeling van het totale aantal tropische cyclonen zal naar verwachting in de toekomst afnemen, evenementen in ontwikkeling zullen een veel grotere kans hebben om te intensiveren dan categorie 3 vanwege de hogere vochtigheids- en energieniveaus in de atmosfeer. "Dit resultaat bevestigt eerdere studies die minder gedetailleerde mondiale klimaatmodellen gebruikten. Door kustprocessen nauwkeuriger dan ooit tevoren in een mondiaal model weer te geven, we hebben nu een veel groter vertrouwen in deze robuuste modelprojecties, in het bijzonder voor aan land vallende tropische cyclonen, " zegt prof. Axel Timmermann, co-auteur van de studie en directeur van de ICCP.

Voor nog hogere broeikasgasconcentraties (CO ₂ verviervoudigen), ontdekte het onderzoeksteam een ​​belangrijke, voorheen onbekend, verzadigingseffect:meer dan ~ 5 graden opwarming van de aarde, de onderdrukking van tropische cycloonzaden is zo sterk dat het aantal sterke aanlandingen (categorie 3 of hoger) begint af te vlakken. "Hoe dan ook, de regenval in verband met elk evenement zal blijven toenemen, waardoor het risico op extreme kustoverstromingen wordt vergroot. Onze studie biedt cruciale beleidsrelevante informatie voor landen die worden getroffen door de impact van tropische cyclonen, " zegt dr. Chu.

Het ICCP-onderzoeksteam zal de enorme hoeveelheid gegevens die door deze computersimulaties worden gegenereerd, blijven analyseren om de interactie tussen de warmte-inhoud van de oceaan en tropische cyclonen onder de huidige en toekomstige omstandigheden beter te begrijpen.