Molnväxthuseffekten påskyndar utvecklingen av tropiska cykloner. Schematisk skildring av hur infångningen av infraröd strålning av djupa konvektiva moln leder till lokalt ökad uppvärmning (röd skuggning), och hur denna uppvärmning främjar den termiskt direkta tvärcirkulationen (tunna pilar) av den tropiska cyklonen. (A) En begynnande storm, kännetecknas av en svag, bred primär cirkulation. (B) En intensifierande orkan som kännetecknas av ett väldefinierat öga och en stark primär cirkulation. Kredit:James H. Ruppert Jr. / Penn State
Med den tropiska stormsäsongen i Atlanten igång och redan långt in i det grekiska alfabetet för namngivning, bättre förutsägelser om stormspår har möjliggjort evakueringar och förberedelser i rätt tid. Dock, bildandet och intensifieringen av dessa stormar är fortfarande utmanande att förutse, enligt ett internationellt team av forskare som studerar ursprunget till tropiska cykloner.
"Det finns kritiska frågor kring bildandet och intensifieringen av orkaner som gör det extremt svårt att förutse dem, " sa James H. Ruppert Jr., biträdande forskningsprofessor i meteorologi och atmosfärsvetenskap, Penn State. "Vi har ännu inte tillräcklig förståelse för de processer som driver stormbildning."
Tropiska depressioner är de svaga föregångarna till intensiva orkaner, vanligtvis identifierbar som ett oorganiserat kluster av moln i ett område med svagt lågtryck, enligt Rupert.
"Den tropiska depressionsstadiet är vanligtvis första gången som prognosmakare kan identifiera och börja spåra en storm, " han sa.
Miljöförhållanden ger vanligtvis ett smalt fönster där dessa fördjupningar kan formas till intensiva tropiska cykloner.
"Att förstå övergången från detta depressionsstadium till en intensifierande orkan är vad vi är ute efter, sa Ruppert.
För att undersöka tropisk cyklonbildning, forskarna tittade på stormar som bildades i Atlanten och i västra Stilla havet. De betraktade två stormar, Supertyfonen Haiyan, som inträffade 2013, och orkanen Maria, som inträffade 2017.
Satellitbild av orkanen Maria (2017) när ögat var på väg att landa i Dominica. Kredit:James H. Ruppert Jr. / Penn State
Forskarna fann att infraröd strålning från moln skapar en lokaliserad växthuseffekt som fångar värme i området för den tropiska depressionen. Djupa moln som är tungt lastade med vattendroppar och iskristaller fångar in utgående infraröd strålning och värmer atmosfären. Denna lokala uppvärmning orsakar lyftrörelser i stormen, vilket hjälper till att helt mätta atmosfären och öka inåtgående vindar nära havets yta. Så länge stormen är mer än några grader över eller under ekvatorn, Corioliseffekten får dessa inåtströmmande vindar att bilda en cirkulation nära ytan. Denna cirkulation intensifieras sedan med hjälp av ytavdunstning och bildar så småningom ett centralt öga, tar på sig det klassiska utseendet av en intensiv tropisk cyklon.
Forskarna fann att den lokaliserade uppvärmningen som skapades av molnväxthuseffekten hjälpte till att påskynda bildandet av både Haiyan och Maria. När de tog bort effekten i modellsimuleringen, stormarna bildades antingen långsammare eller inte alls. Forskarna hävdar att molnväxthuseffekten därför sannolikt är avgörande för bildandet av många tropiska stormhändelser. De rapporterar sina resultat idag (26 oktober) i Proceedings of the National Academy of Sciences .
"Vårt slutmål är att bättre förutse tropiska cykloner, och det är för närvarande mycket svårt att förutse stormbildning, ", sa Ruppert. "Prognoserna för stormspår har förbättrats avsevärt under de senaste decennierna. Storskaliga vindar styr i första hand stormbanor och vår förmåga att både mäta och förutsäga dessa vindar har förbättrats avsevärt, möjliggör stora framsteg i förutsägelse av stormspår. De småskaliga processerna som styr stormbildning och intensifiering i första hand - det är där vår förståelse och förmåga att observera fortfarande verkligen utmanas."
