Η πρώτη χιονοθύελλα του 2015 όπως φαίνεται από το διάστημα. NOAA/NASA, CC BY

Με την πρώτη ματιά, το ερώτημα εάν η υπερθέρμανση του πλανήτη έχει ως αποτέλεσμα περισσότερο χιόνι μπορεί να φαίνεται σαν ανόητη ερώτηση γιατί προφανώς, αν ζεσταθεί αρκετά, δεν υπάρχει χιόνι. Κατά συνέπεια, οι αρνητές της κλιματικής αλλαγής έχουν χρησιμοποιήσει πρόσφατες χιονοστιβάδες για να ρίξτε αμφιβολία σε ένα θερμαινόμενο κλίμα από ανθρώπινες επιρροές. Ωστόσο, δεν θα μπορούσαν να κάνουν περισσότερο λάθος.

Για να κατανοήσουμε τη σύνδεση, πρέπει να δούμε ποιες είναι οι συνθήκες για τις πιο έντονες χιονοπτώσεις. Στη συνέχεια, μπορούμε να δούμε πώς η κλιματική αλλαγή επηρεάζει αυτές τις συνθήκες, ειδικά τις θερμοκρασίες στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς, κατά τους χειμώνες. Η μελέτη αυτών των παραγόντων αποκαλύπτει ότι υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα ισχυρών χιονοθύελλων στη Βόρεια Αμερική, αλλά η διάρκεια της εποχής του χιονιού συρρικνώνεται ήδη λόγω της υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Θερμοκρασίες Goldilocks

Υπάρχει ένα ρητό ότι μπορεί να είναι "πολύ κρύο για χιόνι”! Φυσικά, αυτό είναι ένας μύθος, αλλά έχει μια βάση στην πραγματικότητα, επειδή η ατμόσφαιρα στεγνώνει όταν κάνει πολύ κρύο. Αυτό συμβαίνει επειδή η ποσότητα υγρασίας που μπορεί να κρατήσει η ατμόσφαιρα εξαρτάται πολύ από τη θερμοκρασία. Κάτω από κρύες συνθήκες, το χιόνι είναι πιθανό να αποτελείται από πολύ μικρούς κρυστάλλους και μερικές φορές είναι πολύ ελαφρύ και αφράτο και σαν «διαμαντοσκόνη».

Αντίθετα, οι πιο έντονες χιονοπτώσεις σημειώνονται με επιφανειακές θερμοκρασίες από περίπου 28°F έως 32°F - ακριβώς κάτω από το σημείο πήξης. Φυσικά, μόλις φτάσει πολύ πάνω από το σημείο παγώματος, το χιόνι μετατρέπεται σε βροχή. Υπάρχει λοιπόν ένα σύνολο συνθηκών "Goldilocks" που είναι οι κατάλληλες για να οδηγήσουν σε μια σούπερ χιονοθύελλα. Και αυτές οι συνθήκες γίνονται πιο πιθανές στα μέσα του χειμώνα λόγω της κλιματικής αλλαγής που προκαλείται από τον άνθρωπο.

Η φυσική πίσω από αυτό το φαινόμενο διέπεται από α βασικό δίκαιο που μας λέει ότι η μέγιστη ποσότητα υγρασίας στην ατμόσφαιρα αυξάνεται εκθετικά με τη θερμοκρασία – δηλαδή, όσο θερμότερη είναι η ατμόσφαιρα, τόσο περισσότερη υγρασία μπορεί να συγκρατήσει ο αέρας και επομένως, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα βροχόπτωσης.

Για τις περισσότερες συνθήκες στο επίπεδο της θάλασσας, υπάρχει ένας εμπειρικός κανόνας που λέει ότι η ατμόσφαιρα μπορεί να συγκρατήσει 4% περισσότερη υγρασία ανά ένα βαθμό Φαρενάιτ αύξησης της θερμοκρασίας. Κάποιες επιπλοκές εμφανίζονται καθώς μπαίνει η φάση του πάγου, αλλά τις αφήνουμε στην άκρη προς το παρόν. Αυτό μεταφράζεται σε μεγάλη διαφορά στην υγρασία μεταξύ των διαφορών θερμοκρασίας: Στους 50°F (10°C) η ικανότητα συγκράτησης νερού του αέρα είναι διπλάσια από αυτή στους 32°F (0°C) και στους 14°F (-10°C). ) η τιμή είναι μόνο 24% σε σχέση με τους 50°F.

Περισσότερη υγρασία

Στην πραγματικότητα, αυτή η σχέση είναι θεμελιώδης για γιατί βρέχει (ή χιονίζει).

Όταν ένα δέμα αέρα που περιέχει υδρατμούς ανυψώνεται, μετακινείται σε χαμηλότερη πίεση, διαστέλλεται και ψύχεται. Σε κάποιο σημείο, δεν μπορεί πλέον να συγκρατήσει τόση υγρασία και έτσι η υγρασία συμπυκνώνεται σε σύννεφο και τελικά σχηματίζει βροχή ή χιόνι. Η ανύψωση του αέρα προέρχεται κυρίως από καταιγίδες, ειδικά σε θερμά μέτωπα, καθώς ο θερμός αέρας κινείται πάνω από ψυχρότερο αέρα ή κρύα μέτωπα, καθώς ο κρύος αέρας ωθεί κάτω από τον θερμότερο αέρα.

Σε όλες τις καταιγίδες, η κύρια πηγή βροχοπτώσεων είναι η υγρασία που υπάρχει ήδη στην ατμόσφαιρα κατά την έναρξη της καταιγίδας. Αυτή η υγρασία, ως υδρατμός, συγκεντρώνεται από τους ανέμους της καταιγίδας, εισάγεται στην καταιγίδα, συγκεντρώνεται και κατακρημνίζεται. Αντίστοιχα, εάν υπάρχει περισσότερη υγρασία στο περιβάλλον, βρέχει (ή χιονίζει) πιο δυνατά.

Πώς γίνεται αυτό όταν οι θερμοκρασίες είναι κάτω από το μηδέν; Οι θερμοκρασίες στο Goldilocks κυμαίνονται μεταξύ περίπου 28°F και 32°F, συνοδευόμενες από υγρασία, σημαίνουν περισσότερο χιόνι: πράγματι, η ποσότητα χιονόπτωσης στους 32°F θα ήταν τουλάχιστον διπλάσια από αυτή στους 14°F. Θα μπορούσε να είναι πολύ περισσότερο επειδή ο ζεστός υγρός άνωθες αέρας μπορεί επίσης να συμβάλει στην ένταση της ίδιας της καταιγίδας.

Πρόσφατες χειμερινές καταιγίδες και κλιματική αλλαγή

Εξωτροπικές καταιγίδες το χειμώνα σχηματίζονται και αναπτύσσονται λόγω των διαφορών στη θερμοκρασία, οι οποίες είναι μεγαλύτερες μεταξύ ηπείρων και παρακείμενων ωκεανών.

Το χειμώνα, ο κρύος ξηρός αέρας πάνω από τη Βόρεια Αμερική σχηματίζει μια έντονη αντίθεση με τον σχετικά ζεστό υγρό αέρα πάνω από το Ρεύμα του Κόλπου και τον Βόρειο Ατλαντικό. Ένα κρύο μέτωπο οδηγεί στο νότιο ξέσπασμα κρύου αέρα, ενώ ένα ζεστό μέτωπο οδηγεί τον ζεστό υγρό αέρα με κατεύθυνση προς τα βόρεια καθώς ανεβαίνει προς τα πάνω και παράγει βροχόπτωση μέσα στην καταιγίδα.

Το περιβάλλον στο οποίο σχηματίζονται όλες οι καταιγίδες είναι τώρα διαφορετικό από ό,τι ήταν μόλις πριν από 30 ή 40 χρόνια λόγω της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Οι αλλαγές στην ατμοσφαιρική σύνθεση από τις ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αυξήσει το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια θερμοκηπίου που παγιδεύουν τη θερμότητα, με το επίπεδο του διοξειδίου του άνθρακα να αυξάνεται πάνω από 40% από το 1900 περίπου, κυρίως από την καύση ορυκτών καυσίμων.

Το αποτέλεσμα ενεργειακή ανισορροπία ζεσταίνει τον πλανήτη μας. Και πάνω από το 90% της θερμότητας έχει πάει στους ωκεανούς. Εκτός από τα υψηλότερα επίπεδα της θάλασσας - κατά πάνω από 2.5 ίντσες από το 1993 - οι παγκόσμιες θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας (SSTs) έχουν αυξηθεί κατά 1°F από το 1970 περίπου. 

Η μνήμη λοιπόν της υπερθέρμανσης του πλανήτη βρίσκεται κυρίως στους ωκεανούς. Κατά μέσο όρο, ο αέρας πάνω από τους ωκεανούς είναι θερμότερος κατά περισσότερο από 1°F και υγρασία κατά 5% από τη δεκαετία του 1970 από την υπερθέρμανση του πλανήτη. Στον Βόρειο Ατλαντικό, σημειώθηκε πρόσθετη θέρμανση και οι θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας είναι πάνω από 2°F πάνω από τον μέσο όρο του 1981-2010 (ο οποίος περιλαμβάνει μια συνιστώσα της υπερθέρμανσης του πλανήτη) σε μια τεράστια έκταση που εκτείνεται πάνω από 1000 μίλια από τις ακτές της Βόρειας Αμερικής. (βλ. γραφικό, παραπάνω). Μέρος αυτής της επιπλέον ζεστασιάς μπορεί να προέκυψε από την απουσία μεγάλης δραστηριότητας τυφώνων στον Ατλαντικό το περασμένο καλοκαίρι.

Στις 5-6 Φεβρουαρίου 2010 εμφανίστηκε μια «βόμβα» χιονιού και οδήγησε σε αυτό που τότε αναφερόταν ως «Snowmaggedon», το οποίο χρησιμοποιήθηκε από αρκετούς συντηρητικούς γερουσιαστές για κοροϊδεύουν την υπερθέρμανση του πλανήτη και ο Αλ Γκορ. Ωστόσο, ήταν χειμώνας και υπήρχε άφθονο κρύο ηπειρωτικό αέρα. Υπήρχε μια καταιγίδα στο σωστό μέρος. Και υπήρχαν ασυνήθιστα υψηλές επιφανειακές θερμοκρασίες της θάλασσας στον υποτροπικό Ατλαντικό Ωκεανό – έως και 3°F (1.5°C) πάνω από το κανονικό – που οδήγησε σε απίστευτες ποσότητες υγρασίας που διοχετεύθηκαν στην καταιγίδα. Και είχε ως αποτέλεσμα εξαιρετικές ποσότητες χιονιού στην περιοχή της Ουάσιγκτον DC.

NASA/NOAA

Νωρίτερα φέτος, μεταξύ 26 και 28 Ιανουαρίου 2015, η περιοχή που στόχευσε η τελευταία χειμερινή καταιγίδα, που από ορισμένους ονομάζεται Juno, ήταν λίγο πιο βόρεια. Η αναπτυσσόμενη καταιγίδα ήταν ακριβώς στη σωστή θέση για να εκμεταλλευτεί την υψηλή υγρασία πάνω από τον ωκεανό και να αναπτυχθεί καθώς γνώρισε την έντονη αντίθεση μεταξύ της ηπείρου και του σχετικά θερμού ωκεανού.

Πάνω από τρία πόδια χιόνι έπεσε σε ορισμένες περιοχές, συνθήκες χιονοθύελλας σημειώθηκαν στη Νέα Αγγλία και έντονη θάλασσα και διάβρωση σημειώθηκαν σε παράκτιες περιοχές σε συνδυασμό με τα υψηλότερα επίπεδα της θάλασσας που σχετίζονται με την υπερθέρμανση του πλανήτη.

Στο μέλλον, στα μέσα του χειμώνα, η κλιματική αλλαγή σημαίνει ότι οι χιονοπτώσεις θα αυξηθούν επειδή η ατμόσφαιρα μπορεί να συγκρατήσει 4% περισσότερη υγρασία για κάθε 1°F αύξηση της θερμοκρασίας. Έτσι, όσο δεν ζεσταίνεται πάνω από το μηδέν, το αποτέλεσμα είναι μεγαλύτερη χωματερή χιονιού.

Αντίθετα, στην αρχή και στο τέλος του χειμώνα, ζεσταίνεται αρκετά που είναι πιο πιθανό να βρέξει, οπότε η συνολική χιονόπτωση του χειμώνα δεν αυξάνεται. Οι παρατηρήσεις της κάλυψης χιονιού για το βόρειο ημισφαίριο δείχνουν πράγματι ελαφρές αυξήσεις στα μέσα του χειμώνα (Δεκέμβριος-Φεβρουάριος), αλλά τεράστιες απώλειες την άνοιξη (βλ. εικόνα κάλυψης χιονιού παραπάνω.) Όλα αυτά αποτελούν μέρος μιας τάσης για πολύ πιο έντονες βροχοπτώσεις στις Ηνωμένες Πολιτείες (βλ. εικόνα παρακάτω), ειδικά στα βορειοανατολικά.

Εθνική αξιολόγηση του κλίματος των ΗΠΑ

Με άλλα λόγια: αν η θέρμανση προκαλεί περισσότερες ή λιγότερες βροχοπτώσεις ποικίλλει ανά περιοχή, αλλά αλλάζει την ισορροπία μεταξύ χιονιού και βροχής. Όσο παραμένει κάτω από το μηδέν, οι χιονοστιβάδες είναι μεγαλύτερες, αλλά η εποχή του χιονιού συρρικνώνεται και στα δύο άκρα του χειμώνα. Έτσι, αφιερώνεται περισσότερος χρόνος στη βροχή: οι σκιέρ σε ορισμένες περιοχές επωφελούνται στα μέσα του χειμώνα, αλλά με μικρότερη περίοδο σκι.

Επειδή η αυξημένη υγρασία στην καταιγίδα μπορεί επίσης να ανατροφοδοτήσει και να ενισχύσει την ίδια την καταιγίδα, το επιπλέον χιόνι μπορεί εύκολα να παραγγείλει 10% ή περισσότερο από το συνιστώσα της κλιματικής αλλαγής.

Δείτε επίσης:

Kevin Trenberth Trenberth, KE, 2011: Αλλαγές στη βροχόπτωση με την κλιματική αλλαγή. Climate Research, 47, 123-138, doi:10.3354/cr00953. [PDF]

Υπάρχει απότομη αύξηση σε ακραίες βροχοπτώσεις μιας ημέρας κατά την κρύα περίοδο Οκτωβρίου έως Μαρτίου.

Εθνική αξιολόγηση του κλίματος τα στοιχεία λένε το ίδιο πράγμα.

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία.
Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Ο Kevin Trenberth είναι ένας διακεκριμένος ανώτερος επιστήμονας στο Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας. Έχει συμμετάσχει σε μεγάλο βαθμό στη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή (και μοιράστηκε το Νόμπελ Ειρήνης το 2007) και στο Παγκόσμιο Πρόγραμμα Ερευνών για το Κλίμα (WCRP). Επί του παρόντος προεδρεύει του προγράμματος Παγκόσμιας Ενέργειας και Ανταλλαγών Νερού (GEWEX) στο πλαίσιο του WCRP. Έχει πάνω από 200 άρθρα σε περιοδικά με κριτές και πάνω από 460 δημοσιεύσεις και είναι ένας από τους επιστήμονες με τις περισσότερες αναφορές στη γεωφυσική.

Δήλωση αποκάλυψης: Ο Kevin Trenberth λαμβάνει χρηματοδότηση από το Υπουργείο Ενέργειας και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.

Σχετικές Βιβλία:

at InnerSelf Market και Amazon