Orkaner som rör sig långsamt över ett område kan orsaka mer skada än snabbare stormar, för ju längre en storm dröjer, ju mer tid det har att slå ett område med stormvindar och släppa enorma mängder regn, leder till översvämning. De extraordinära skadorna orsakade av stormar som Dorian (2019), Florence (2018) och Harvey (2017) fick Princetons Gan Zhang att undra om globala klimatförändringar kommer att göra dessa långsamma stormar vanligare.

Zhang, en postdoktoral forskarassistent i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper, beslutade att ta itu med frågan genom att använda en stor ensemble av klimatsimuleringar. Han arbetade med ett internationellt team av forskare från Geophysical Fluid Dynamics Laboratory på Princeton Universitys Forrestal campus och Meteorological Research Institute i Tsukuba, Japan. Resultaten av detta arbete visas i numret den 22 april av Vetenskapliga framsteg .

Zhang och hans kollegor valde ut sex potentiella uppvärmningsmönster för det globala klimatet, körde sedan 15 olika möjliga initiala tillstånd på vart och ett av de sex mönstren, vilket resulterar i en ensemble av 90 möjliga terminer. I alla 90 simuleringar, de sa åt datorerna att anta att de globala koldioxidnivåerna har fyrdubblats och att planetens medeltemperatur har stigit med cirka 4 grader Celsius – en uppvärmningsnivå som experter förutspår kan nås före sekelskiftet, om inga åtgärder vidtas för att begränsa användningen av fossila bränslen.

"Våra simuleringar tyder på att framtida antropogen uppvärmning kan leda till en betydande avmattning av orkanens rörelse, särskilt i vissa befolkade regioner på mitten av latituderna, " sa Zhang. Hans team fann att stormarnas framåtrörelse skulle sakta ner med cirka 2 miles per timme - cirka 10 till 20% av de nuvarande typiska hastigheterna - på breddgrader nära Japan och New York City.

"Detta är den första studien vi är medvetna om som kombinerar fysisk tolkning och robusta modelleringsbevis för att visa att framtida antropogen uppvärmning kan leda till en betydande avmattning av orkanens rörelse, " han sa.

"Sedan orkanen Harvey inträffade, det har funnits ett enormt intresse för möjligheten att antropogena klimatförändringar har bidragit till att försvaga orkanernas rörelser, sa Suzana Camargo, Marie Tharp Lamont forskningsprofessor vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, som inte var inblandad i denna forskning. "I en ny tidning, Gan Zhang och medarbetare undersökte förekomsten av en avmattning av tropiska cykloner i klimatmodellsimuleringar. De visade att i denna modell, det finns en kraftig avmattning av tropisk cyklonrörelse, men detta sker främst på mellanbreddgraderna, inte i tropikerna."

Varför skulle stormarna sakta ner? Forskarna fann att 4 graders uppvärmning skulle få västländerna – starka strömmar som blåser genom mellanbreddgraderna – att pressa sig mot polerna. Det skiftet åtföljs också av svagare väderstörningar på mitten av latituden. Dessa förändringar kan bromsa stormar nära befolkade områden i Asien (där dessa stormar kallas tyfoner eller cykloner, inte orkaner) och på USA:s östra kust.

Vanligtvis när folk pratar om orkanhastigheter, de syftar på vindarna som piskar runt stormens öga. Det är dessa vindhastigheter som avgör stormens styrka - en kategori 5-orkan, till exempel, har upprätthållit vindar på mer än 157 miles per timme. Däremot, Zhang och hans kollegor tittar på "översättningsrörelsen, "kallas ibland "framåthastigheten" av en storm, hastigheten med vilken en orkan rör sig längs sin väg. (Termen kommer från geometri, där en figur "översätts" när den glider från en del av en graf till en annan.) Oavsett hur snabba dess vindar är, en storm anses vara "långsamgående" om dess translationshastighet är låg. Orkanen Dorian, som slog Grand Bahama Island från 1 till 3 september, 2019, var en kategori 5-orkan med vindbyar som nådde 220 miles per timme, men den hade en översättningshastighet på bara 1,3 mph, vilket gör den till en av de långsammaste orkaner som någonsin dokumenterats.

Saknar stormarna redan ner?

Vissa forskare har föreslagit att översättningshastigheterna för tropiska stormar har avtagit över landområden i USA sedan 1900. Zhang och hans kollegor använde sina klimatmodeller för att se om uppvärmningen orsakad av människor var ansvarig för den observerade avmattningen, men de kunde inte hitta en övertygande länk, åtminstone baserat på trender sedan 1950 i sina simuleringar. Dessutom, de noterade att observerade långsammare translationshastigheter som rapporterats i nyare studier kan uppstå främst från naturliga variationer snarare än mänskliga orsakade klimatförändringar.

Zhang använde metaforen om bantning för att förklara tvetydigheten i orkanobservationer.

"Om jag går till gymmet och äter mindre godis, " han sa, "Jag skulle förvänta mig att gå ner i vikt. Men om jag bara använder en badrumsvåg för att väga mig, Jag kommer inte att få övertygande data mycket snart, av många anledningar, inklusive att min badrumsvåg inte är den mest exakta, " fortsatte han. "Anta efter två veckor, Jag ser en svag trend, " sa han. "Jag kan fortfarande inte säga om det beror på träning, diet eller bara slumpmässighet."

Liknande, den observerade nedgångstrenden i orkaner eller tropiska stormar under det senaste århundradet kan bero på småskaliga lokala förändringar eller kan bara vara slumpmässiga, han sa.

"I debatten mellan 'Allt orsakas av klimatförändringar' och 'Ingenting orsakas av klimatförändringar'—det vi gör här försöker erbjuda att kanske inte allt omedelbart kan hänföras till klimatförändringarna, men motsatsen är inte rätt, antingen, ", sade Zhang. "Vi erbjuder vissa bevis för att det kan bli en avmattning av translationell rörelse som svar på en framtida uppvärmning i storleksordningen 4 grader Celsius. Våra fynd stöds av fysik, som fångas av våra klimatmodeller, så det är ett nytt perspektiv som ger mer självförtroende än vi hade tidigare."

"Tropisk cyklonrörelse i ett förändrat klimat, " av Gan Zhang, Hiroyuki Murakami, Thomas Knutson, Ryo Mizuta och Kohei Yoshida, publicerades i numret den 22 april av Vetenskapliga framsteg . Forskningen stöddes av Princeton Universitys Cooperative Institute for Modeling the Earth System genom initiativet Predictability and Explaining Extremes Initiative.