När invånare i Karibien försöker slå ihop sina liv efter att ha blivit misshandlade av två kraftfulla orkaner på två veckor, forskare arbetar för att ta reda på om stormarna Irma och Maria är tecken på vad som kan komma som klimatförändringarna.

Länken mellan klimatförändringar och tropiska orkaner är en hal. Medan forskare i stort förstår den naturliga mekaniken som driver dessa cyklonstormar, att exakt förutse vad som kan hända på en värmande planet är mycket svårare.

Vissa klimatmodeller - som körs på superdatorer som simulerar jordens fysiska system för att förutsäga förändringar i framtiden - avslöjar en framtid där det kan bli färre orkaner och tyfoner, men de som förekommer kan vara kraftfullare. Annan forskning tyder på att frekvensen inte kommer att förändras medan det finns studier som tyder på att tropiska cykloner kommer att bli vanligare och mer intensiva.

För nationer på vägen för destruktiva orkaner, denna osäkerhet ger allvarliga dilemman för hur man bäst förbereder sig inför framtiden. Skulle de investera miljarder i stormsäker infrastruktur för att skydda sina medborgare, eller överlåta de mest sårbara samhällena till ödet? Kommer mer skada orsakas av översvämningar eller höghastighetsvindar? Är deras större städer sannolikt utsatta för större risk?

I kölvattnet av orkanen Irma, den mäktigaste Atlanten vid stormen i inspelad historia, och orkanen Maria, en annan storm som rankas som den mest kraftfulla kategori 5, många vänder sig till forskare för att ge dem svar.

Ett stort EU-finansierat projekt kan hjälpa till att tillhandahålla dem. PRIMAVERA-projektet producerar en ny generation av högupplösta klimatmodeller som ska undersöka hur haven och atmosfären kommer att reagera under de kommande 30 åren.

Den kommer att kombinera resultaten från sju olika modeller som kommer att köras sida vid sida, alla försöker svara på samma frågor. En av dessa kommer att vara hur global uppvärmning sannolikt kommer att förändra förhållandet mellan Atlanten och stormar som bildas över det.

'De klimatmodeller vi utvecklar har en mycket högre upplösning än de vi använder för närvarande, sa Louis-Philippe Caron, forskare vid Barcelona Supercomputing Center i Spanien, som deltar i PRIMAVERA. 'Den här nästa generationen modeller borde ha en sådan upplösning där vi kan simulera stormens struktur med en mer realistisk storlek och intensitet.'

Orkaner bildas på grund av ett komplext samspel mellan havet och atmosfären.

Nuvarande klimatmodeller kan simulera effekterna av havet och atmosfären med en upplösning vanligtvis mellan 50 och 100 kilometer, men på den här nivån är det svårt att replikera många av de förhållanden som bestämmer orkanernas storlek och intensitet.

Ett annat problem är att jämföra nuvarande modeller - de tenderar att använda olika dataexperimentella metoder och olika analysmetoder, vilket gör dem svåra att jämföra.

I PRIMAVERA, forskare försöker utveckla sju nästa generations klimatmodeller som kan replikera förhållandena i både havet och atmosfären med en del som uppnår en upplösning på 15 kilometer. Modellerna kommer att simulera observationerna under en 100-årsperiod mellan 1950 och 2050, samla in atmosfäriska data för var tredje timme.

'Simuleringarna vi producerar kommer att bli mycket mer realistiska och vi kommer att kunna jämföra dem med de verkliga observationer vi har från det senaste förflutna, sa Caron. En enda simulering som körs på EU-modellen Europeiska kommissionen-jord som utvecklas vid Barcelona Supercomputing Center som en del av PRIMAVERA-projektet, kommer att producera cirka 150 terabyte data.

'Mängden data vi kommer att producera är enorm, tillade Caron. 'Men eftersom vi kommer att ha många högupplösta modeller, alla gör samma experiment och analyseras tillsammans, om vi ser dem ge samma resultat, vi kan börja svara på några av de stora frågorna om orkaner. Det är därför det här projektet är ganska spännande. '

Dessa frågor inkluderar hur många stormar som kan uppstå när klimatet förändras, men också klimatförändringarnas inverkan på stormarnas destruktivitet, deras vindintensitet och den nederbörd de producerar.

Modellerna kan också hjälpa till att avslöja vilken inverkan orkaner kommer att få på Europa. Vissa orkaner kan resa norrut över Atlanten, förvandlas till ex-tropiska cykloner som sedan dumpar stora mängder regn över Europa, orsakar kraftiga översvämningar.

Men många delar av Europa drabbas ofta av en annan typ av cyklon som bildas över Medelhavet och kan påverkas av klimatförändringar.

Medikaner

'Medelhavet är en av hotspotsna för bildandet av cykloner i världen, sade Dr Emmanouil Flaounas, en meteorolog vid National Observatory of Athens i Grekland som forskar om dessa stormar i ett EU-finansierat projekt som heter ExMeCy. 'Det är en mycket liten region, men har många cykloner. '

Även om det inte är lika kraftfullt som tropiska cykloner, dessa stormar kan ge kraftigt regn och kraftiga vindar, orsakar miljarder euro i skador i länderna kring Medelhavet.

Dr Flaounas och hans kollegor har redan visat att under en 11-årsperiod har 500 intensiva cykloner står för upp till 40 % av den totala nederbörden i Medelhavet.

'Ungefär en till tre gånger per år, dessa cykloner kan uppnå jämförbar intensitet med en kategori 1 -orkan, 'förklarade Dr Flaounas. 'De kan orsaka mycket skada och översvämningar.'

Dessa extremt kraftfulla stormar är kända i den vetenskapliga litteraturen som 'medicanes' - en portmanteau av orden 'Medelhavet' och 'orkaner'.

Till skillnad från tropiska cykloner, dock, medicanes tenderar att bildas på vintern och levererar vanligtvis bara regn för en dag eller två.

Men Dr Flaounas forskning visar också att inte alla medikaner skapas lika. Medan några av de mest kraftfulla ger intensiv nederbörd, det finns andra intensiva medikaner som genererar lite regn alls.

'Vissa mycket starka cykloner kan presentera mycket svag nederbörd under sitt mogna skede, sade Dr Flaounas. 'Det verkar vara ganska unikt för Medelhavet.'

Han har lyft fram att två olika atmosfäriska processer verkar spela en roll för att avgöra om dessa stormar kommer att medföra kraftigt regn eller inte.

De med intensiv nederbörd drivs av konvektion av vattenånga från havet, ungefär som tropiska orkaner, men har också luftlager som kallas varma transportband, som vanligtvis ses i de främre vädersystemen som bildas utanför Storbritanniens västkust.

De torrare stormarna visar inte många tecken på någon av dessa atmosfäriska processer.

'Att veta mer om detaljerna i dessa processer och effekterna på nederbörd kan hjälpa oss att förstå vad som kommer att hända i framtiden när klimatet förändras, sade Dr Flaounas.

Det finns en viss oro för att förändringar i klimatet redan kan förändra beteendet hos stormar i Medelhavet.

I november 2011 drabbades södra Frankrike av en så stor och kraftfull läkare att den spårades av US National Oceanic and Atmospheric Administration. Andra senaste kraftfulla stormar i november 2014 och oktober 2016 bildade också en enorm spiral som är mer karakteristisk för tropiska stormar.

'Om vi ​​ser en ökning av havets yttemperaturer i Medelhavet, detta kan gynna bildandet av tropikliknande cykloner, sade Dr Flaounas. 'För närvarande är det för mycket osäkerhet att veta. Men om vi kan förstå vad som orsakar skillnader i nederbörd i Medelhavsstormar, det kan hjälpa oss att förutse vad som kommer att hända i framtiden.

'' Detta kan hjälpa till att säkerställa att rätt begränsningsplaner införs, ' han sa.