Care este legătura dintre schimbările climatice și fenomenele meteorologice extreme

Ultimul raport Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) arată că activitatea antropică a dus la încălzirea globală. Schimbările climatice, la rândul lor, pot duce la o creștere a periodicității și intensității fenomenelor extreme. În perioada preindustrială, evenimentele cu temperaturi extreme apăreau o dată la 10 ani, numai că în viitor, dacă temperatura medie globală crește cu 4°C – fiind vorba despre scenariul în care nu luăm nicio măsură – astfel de evenimente vor apărea de 9 ori în 10 ani.

Fenomene meteorologice extreme au ținut prima pagină a ziarelor în 2021, ca de altfel și în ultimi ani. În iunie, o tornadă devastatoare a dus la decesul a 6 persoane și la pagube estimate la aproximativ 500 de milioane de euro în Cehia. Inundațiile care au afectat, în iulie, mai multe regiuni din Europei au produs pagube estimate la mai mult de 10 miliarde de euro și un număr ridicat de decese, dintre care 196 în Germania și 42 în Belgia.

În august, o serie de valuri de căldură au dus la temperaturi extreme în regiunea Mării Mediterane și chiar la un posibil nou record de temperatură pentru Europa de 48.8ºC, neomologat însă de Organizația Meteorologică Mondială până în prezent.

• Sunt aceste fenomene meteorologice extreme o manifestare a schimbărilor climatice?
• A crescut frecvența de apariție și intensitatea lor odată cu creșterea temperaturii medii globale sau ceea ce observam în ultimi ani ține de variabilitatea climatică?

Activitatea antropică a dus la încălzirea atmosferei, oceanului și uscatului

Este fără echivoc, arată raportul IPCC, că activitatea antropică a dus la încălzirea atmosferei, oceanului și uscatului. Mai mult, aceasta a produs schimbări rapide și la scară mare în atmosferă, ocean, criosferă și biosferă. Temperatura medie globală a crescut cu 0.8–1.3°C, în perioada 2010–2019 comparativ cu 1850–1900 (perioada preindustrială).

Dacă e să ne uităm la datele climatice pentru ultimii 2000 de ani vom observa o creștere fără precedent a temperaturii medii globale care coincide cu perioada industrială și cu creșterea poluării. Aceasta nu se încadrează nicicum în variațiile temperaturilor pentru ultimii 2000 de ani, notează dr. Bogdan Antonescu – Cercetător științific în cadrul Institutului Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Optoelectronică – INOE 2000 (Departamentul de Teledetecție) – pentru Infoclima.

De unde știm cum a evoluat temperatura în ultimii 2000 de ani?

Pentru analiza variației temperaturii medii globale între anul 1 și anul 2020 cercetătorii utilizează date paleoclimatice obținute, de exemplu, prin analiza sedimentelor, coralilor, ghețarilor sau inelelor de creștere a copacilor precum și observații directe, de exemplu stații meteorologice pentru perioada 1850–2020.

Dacă separăm factorii antropici de efectele naturale (activitatea solară și vulcanică) vom observa că activitatea umană este cea care a dus la creșterea observată a temperaturii medii globale.

Practic, dacă e să comparăm evoluția temperaturilor observate (linia albă) cu simulările ce includ factorii antropici și naturali (linia roz) vom observa că cele două sunt foarte apropiate ca și dinamică. Simulările ce exclud factorii antropici (linia albastră) arată o evoluție complet diferită, o evoluție în care variația temperaturilor ar fi rămas constantă.

Această creștere a temperaturii medii globale afectează în prezent fiecare regiune locuită de pe glob, iar influența antropică contribuie la multe dintre schimbările observate în cazul fenomenelor extreme.

Față de raportul anterior al IPCC din 2014, ultimul raport conține rezultate mai precise și mai detaliate privind influența antropică asupra schimbării frecvenței de apariție și/sau intensității unor fenomenelor extreme cum ar fi valurile de căldură, precipitațiile intense, secetele sau ciclonii tropicali. Rezultatele sunt însă mai puțin concludente pentru fenomene extreme cum ar fi tornadele sau gradina.

Valurile de căldură și temperaturile extreme

Conform ultimului raportul IPCC, este aproape cert că evenimentele cu temperaturile extreme (de exemplu temperaturi extreme ridicate, inclusiv valurile de căldură) au devenit mai frecvente și mai intense în multe regiuni ale globului începând cu 1950.

Schimbările climatice sunt, cu un grad de încredere crescut, principala cauză a acestor schimbări. Harta idealizată de mai jos prezintă o sinteza schimbărilor observate în cazul temperaturilor extreme detaliind în același timp cât de siguri putem fi că aceste schimbări sunt rezultatul activității umane în diferite regiuni ale lumii (Figura 3).

Observăm că pentru 41 din cele 45 de regiuni definite de IPCC avem o creștere a frecvenței de apariție și intensității evenimentelor cu temperaturi extreme. Studiile din care rezultă această creștere se bazează pe valoarea maximă a temperaturii zilnice sau pe indici cum ar fi frecvența, durata și intensitatea valurilor de căldură.

În Figura 3, România este împărțită în două regiuni: jumătatea sudică aparține regiuni Mediteraneene (MED) iar cea nordică Europei Centrale și de Vest (ECV) (detaliile pot fi explorare utilizând atlasul interactiv asociat raportului IPCC). Pentru România observăm că a crescut frecvența de apariție a evenimentelor cu temperaturi extreme iar această creștere poate fi atribuită cu un grad de încredere mare activităților antropice.

Raportul IPCC analizează posibilele evoluții ale evenimentelor cu temperaturi extreme reieșind din 4 scenarii:

• în contextul unei creșteri a temperaturii medii globale cu 1°C (încălzirea observată în prezent),
• 5°C (în conformitate cu Acordul de la Paris),
• 2°C și
• 4°C față de perioada pre-industrială.

În acest context, un eveniment cu temperaturi extreme care era observat în perioada preindustrială odată la 10 ani este în prezent observat de 3 ori în 10 ani. În viitor un astfel de eveniment va fi observat de 4 ori în 10 ani dacă temperatura medie globală crește cu 1.5 sau de 9 ori în 10 ani pentru o creștere de 4°C (Figura 4). Pentru aceste două scenarii intensitatea evenimentelor va crește cu 1.1°C și respectiv cu 5.1°C.

Precipitațiile extreme – cantitatea anuală maximă de precipitații pentru o zi sau cinci zile consecutive a crescut începând cu 1950

Conform raportul IPCC, cantitatea anuală maximă de precipitații pentru o zi sau cinci zile consecutive a crescut începând cu 1950 la scară globală pentru majoritatea regiunilor pentru care există date suficiente pentru analiza trendurilor (19 regiuni).

În jumătatea de nord a României se observă o creștere a frecvenței de apariție și a intensității evenimentelor cu precipitații extreme. Pentru această regiune gradul de încredere privind contribuția antropică este scăzut.

O creștere a temperaturii medii globale cu 0.5°C duce la o creștere (cu o probabilitatea de 90–100%) a frecvenței de apariție și a intensității precipitațiilor extreme pentru cea mai mare parte a regiunilor analizate în raportul IPCC.

• Creșterea temperaturii medii globale duce la o creștere a evaporării și a capacității atmosferei de a reține vapori de apă.
• Intensitatea precipitațiilor extreme la scară globală va crește cu 7% pentru fiecare creștere cu un grad a temperaturii medii globale.
• Dacă considerăm evenimentele cu precipitații extreme care erau observate odată la 10 ani în perioada preindustrială frecvența de apariție a acestora nu a crescut foarte mult până în prezent și nu va crește foarte mult în viitor pentru cele patru scenarii considerate (Figura 6).
• Însă cantitatea de precipitații asociată acestor evenimente va crește în viitor între 10.5% (pentru o creștere a temperaturii medii globale de 1.5°C) și 30.2% (pentru o creștere de 4°C).

Tornadele și grindina. Ce se întâmplă în România

După cum am văzut raportul în raportul IPCC o parte din fenomenele meteo extreme sunt prezentate în detaliu atât în ceea ce privește observațiile colectate până în prezent dar și felul în care se va schimba în viitor frecvența de apariție și/sau intensitatea acestor fenomene (e.g., valuri de căldură, precipitații extreme). Raportul IPCC este mai puțin concludent atunci când sunt considerate alte fenomene meteo extreme cum ar fi tornadele și grindina.

Pe de o parte avem relativ puține informații despre tornadele și grindina din Europa deoarece pentru aceste fenomene (spre deosebire de temperatură sau precipitații unde există instrumente care pot furniza măsurători) este nevoie de un observator și de un sistem de colectare și verificare a datelor. Astfel de sisteme de colectare și verificare au apărut relativ recent. De exemplu, Baza Europeană de Fenomene Severe (European Severe Weather Database) dezvoltată de Laboratorul European de Furtuni Severe (European Severe Storms Laboratory) a fost inițiată, în 2006, cu scopul de a colecta date la nivel European privind furtunile care produc fenomene meteo extreme.

Pe de altă parte, nu avem o înțelegere completă a proceselor fizice care duc formarea tornadelor și a grindini. Știm cum se formează tornadele și știm care sunt ingredientele necesare pentru furtunile care produc grindină, însă lipsesc o serie de detalii pentru a putea reconstrui în detaliu aceste fenomene meteo utilizând modele numerice de prognoză.

Nu putem spune dacă, de exemplu, a crescut numărul sau intensitatea tornadelor din Europa ca urmare a creșterii temperaturii medii globale sau dacă în viitor România va fi lovită de mai multe furtuni cu grindină.

România și studiile care au analizat climatologia tornadelor și a căderilor de grindină

Pentru România există studii care au analizat climatologia tornadelor și a căderilor de grindină. Astfel, în România au fost raportate 191 de tornade între 1634–2020, majoritatea (aproximativ 75%) fiind raportate după 1990.

• Creșterea numărului de tornade din România în perioada recentă nu este un rezultat al schimbărilor climatice.
• Creșterea aceasta se poate explica, de exemplu, prin creșterea gradului de conștientizare a publicului larg față de tornade și a mediatizării acestui tip fenomene severe.

Căderile de grindină din România au fost analizate de o echipa de cercetători din cadrul Administrației Naționale de Meteorologie folosind date de la 105 stații meteo între 1961 și 2014.

La aproximativ jumătate dintre aceste stații meteo (58 stații) a fost observat un trend crescător al numărul zilelor cu grindină. Însă acest trend în datele observaționale este destul de incert deoarece, la fel ca și în cazul tornadelor, numărul observațiilor este relativ mic.

În Europa vom avea până în 2100 (comparativ cu perioada 1971–2000) mai multe furtuni cu trăsnete, grindină și intensificări ale vântului

Există studii care au analizat schimbările în frecvența de apariție a fenomenelor meteo extreme dar nu pe baza observațiilor ci folosind simulări numerice. Au fost simulate numeric nu fenomenele în sine, ci condițiile atmosferice despre care știm că duc la apariția fenomenelor meteo extreme cum ar instabilitatea, umiditate ridicată și forfecare pe verticală a vântului (vântul își schimbă direcția și viteza odată cu creșterea altitudinii).

Un astfel de studiu bazat pe simulări numerice a fost realizat recent de cercetătorii de la Laboratorul European de Furtuni Severe. Rezultatele au arătat că în Europa vom avea până în 2100 (comparativ cu perioada 1971–2000) mai multe furtuni cu trăsnete, grindină și intensificări ale vântului. Pentru România se prognozează că va crește cu 10–40% (în principal datorită creșterii instabilității) numărul zilelor cu trăsnete, grindină și intensificări ale vântului pentru perioada 2071–2100 comparativ cu 1971–2000 (au fost considerate diferite scenarii climatice). Dar și acest gen de studii au incertitudini deoarece nu înțelegem perfect procesele fizice sau condițiile atmosferice care duc la apariția fenomenelor meteo extreme.

În concluzie, observăm în baza raportului IPCC că frecvența și intensitatea evenimentelor cu temperaturi extreme (inclusiv valurile de căldură) a crescut comparativ cu perioada preindustrială și va continua să crească o odată cu temperaturii medii globale.

Această creștere poate fi atribuită, cu un grad mare de încredere, schimbărilor climatice pentru o mare parte a regiunilor analizate. Schimbări similare au fost observate în cazul precipitațiilor extreme, însă pentru acest tip de evenimente nu există un consens în ceea ce privește contribuția antropică.

Impactul schimbărilor climatice asupra fenomenele extreme asociate convecției atmosferice cum ar fi tornadele sau căderile de grindină nu poate fi analizat datorită numărul relativ redus de evenimente. Studiile bazate pe modelarea numerică a condițiilor atmosferice asociate căderilor de grindină indică că până la sfârșitul acestui secol frecvența de apariție acestui tip de eveniment extrem evenimente va crește.