En studie baserad på nya högupplösta superdatorsimuleringar, publicerad i veckans nummer av tidningen Vetenskapliga framsteg , avslöjar att den globala uppvärmningen kommer att intensifiera landande tropiska cykloner i kategori 3 eller högre i Indiska och Stilla havet, samtidigt som det undertrycker bildandet av svagare händelser.

Tropiska cykloner (inklusive tyfoner och orkaner), är de mest dödliga och dyraste väderkatastroferna på jorden. Miljontals människor drabbas varje år av den destruktiva kraften i dessa extrema vädersystem, men hur tropiska cyklonegenskaper - särskilt i kustområden - kommer att förändras som svar på den globala uppvärmningen har länge varit ett mysterium. För att ta upp denna fråga, forskare i över två decennier har använt världens största superdatorer för att köra simuleringar av klimatmodeller som visar viktiga aspekter av dessa destruktiva stormar. Dock, fram till nyligen har datorkraften varit otillräcklig för att fånga både atmosfäriska detaljer och lösa hela interaktionen med havet på global nivå.

Ett team av forskare från Sydkoreas IBS Center for Climate Physics (ICCP) vid Pusan ​​National University genomförde nyligen en av de mest datorintensiva och detaljerade globala uppvärmningssimuleringarna hittills. Den globala klimatmodellen registrerar småskaliga atmosfäriska och oceaniska processer med en horisontell skala på 25 km och 10 km, respektive. Denna oöverträffade upplösning är tillräcklig för att simulera tropiska cykloner och kallvatten från havet (fig. 1), som genereras när en stark långsamt rörlig tropisk cyklon för kallt djupt vatten upp till havsytan, ytterligare påverka spåret och intensiteten hos tropiska cykloner.

För att bestämma känsligheten hos tropiska cykloner för global uppvärmning, forskargruppen körde datormodelsimuleringar för dagens atmosfäriska växthusgassammansättning och fördubblades och fyrdubblades CO ₂ koncentrationer. Simuleringarna kördes i 13 månader på en av Sydkoreas snabbaste akademiska superdatorer som heter Aleph (bild 1), generera motsvarande cirka två tusen 1 TB hårddiskar med data.

Denna klimatdatormodell är också unik i andra aspekter. Till exempel, den uppvisar mycket svagare havstemperaturfel än den tidigare generationen klimatmodeller. "Denna förbättring var viktig för en realistisk simulering av tyfoner i Indiska och Stilla havet, "säger Dr Jung-Eun Chu, huvudförfattare till studien och en projektledare vid ICCP.

Över de varma tropiska haven, luft stiger, flödande polewards på hög höjd och sjunker i de subtropiska regionerna. Yta-retur-flödet av denna så kallade Hadley-cirkulation matar det globala handelsvindsystemet. Enligt den nya studien, sommartidens Hadley-cirkulation förväntas försvagas i framtiden på grund av den accelererade uppvärmningen i atmosfären vid en höjd av 5-15 km, i förhållande till marken. "En framtida minskning av stigande rörelse i den tropiska atmosfären kommer att göra det svårare för tropiska cykloner att utvecklas, som förklarar det förväntade framtida undertrycket i tropiska cyklonfrön och övergripande antal i Stilla havet och Indiska oceanen (Fig. 2), "förklarar Dr Sun-Seon Lee från ICCP, som genomförde simuleringarna på Aleph. "Intressant nog är det simulerade mönstret för framtida tropiska cyklonförändringar ganska likt de senaste observerade trenderna, som stöder tanken att den globala uppvärmningen redan förändrar det globala extrema vädret, tillägger Dr. Lee.

Dock, historien om hur den globala uppvärmningen kommer att förändra tropiska cykloner är mer komplex. Fast för en CO ₂ en fördubbling av det totala antalet tropiska cykloner förväntas minska i framtiden, utvecklingen av evenemang kommer att ha mycket större chans att intensifieras bortom kategori 3 på grund av den högre luftfuktigheten och energinivåerna i atmosfären. "Detta resultat bekräftar tidigare studier som använde mindre detaljerade globala klimatmodeller. Genom att representera kustprocesser mer exakt än någonsin tidigare i en global modell, vi har nu ett mycket högre förtroende för dessa robusta modellprognoser, särskilt för landande tropiska cykloner, "säger prof. Axel Timmermann, medförfattare till studien och direktör för ICCP.

För ännu högre växthusgaskoncentrationer (CO ₂ fyrdubbling), forskargruppen upptäckte en viktig, tidigare okänt, mättnadseffekt:bortom ~ 5 grader global uppvärmning, undertryckandet av tropiska cyklonfrön är så starkt att antalet starka landningshändelser (kategori 3 eller högre) kommer att börja plana ut. "Ändå, nederbörden i samband med varje händelse kommer att fortsätta att öka, förstärker risken för extrema översvämningar vid kusten. Vår studie ger viktig politisk relevant information för länder som påverkas av tropiska cykloner, "säger Dr Chu.

ICCP -forskargruppen kommer att fortsätta analysera den stora mängden data som genereras av dessa datasimuleringar för att bättre förstå samspelet mellan havsvärmeinnehåll och tropiska cykloner under dagens och framtida förhållanden.