Burze z koszmarów. Groźna przyszłość ekstremalnej pogody

Cyklon, który w październiku uderzył w zachodnie wybrzeża Meksyku, był absolutnie rekordowy. Był najsilniejszym huraganem, jaki nawiedził kiedykolwiek meksykańskie wybrzeże Pacyfiku, był tez pierwszym w historii, który uderzył w ląd od zachodu z siłą, która zaliczała go do najsilniejszej, piątej kategorii. Gdy ulewy i wichura, której prędkość dochodziła do 260 km/h uderzyła w Acapulco, sztorm “Otis" zabił 48 osób. 

Ale może najbardziej niezwykłe było to, jak Otis nabrał sił. Jeszcze na 12 godzin przed uderzeniem, był zaledwie zwykłą burzą tropikalną. W pół doby zmienił się w prawdziwego potwora. 

Meteorolodzy ponieśli klęskę. Ich prognozy zupełnie nie zakładały takiego rozwoju wypadków. Gdy Otis się uformował, badacze szacowali, że jego prędkość nie przekroczy 75 km/h, a z dużym prawdopodobieństwem burza rozejdzie się, zanim w ogóle dotrze do brzegu. Miał też przemieszczać się na północny zachód, z dala od Meksyku. Ostatecznie skierował się w przeciwną stronę. 

Badacze z Uniwersytetu Yale nazwali to niedoszacowanie "jednym z największych i najbardziej kosztownych błędów modeli prognostycznych ostatnich lat". Jednym z problemów było to, że w przeciwieństwie do często nawiedzanych przez huragany wschodnich wybrzeży Ameryki Północnej, wybrzeża Pacyfiku są objęte stosunkowo mizerną siecią czujników takich, jak boje oceaniczne czy radar. Prognostycy muszą więc polegać na satelitach. polegają na danych satelitarnych. 

Zachowanie Otisa Amerykańskie Narodowe Centrum ds. Huraganów opisało jako "scenariusz z koszmaru". Sztorm pobił wszelkie rekordy nabierania mocy przez huragany na wschodnim Pacyfiku. Otis nie tylko zaskoczył mieszkańców i władze, ale także ujawnił ograniczenia naszych obecnych narzędzi predykcyjnych.

Podstawą prognozowania pogody są programy komputerowe, czyli "modele", które łączą zmienne atmosferyczne, takie jak temperatura, wilgotność, wiatr i ciśnienie, z podstawowymi prawami fizyki. Ponieważ procesy atmosferyczne mają charakter nieliniowy, niewielki stopień niepewności początkowych warunków atmosferycznych może prowadzić do dużych rozbieżności w ostatecznych prognozach. Dlatego też powszechną praktyką jest obecnie prognozowanie zestawu możliwych scenariuszy, a nie przewidywanie pojedynczego scenariusza, który ma największe prawdopodobieństwo wystąpienia.

Chociaż modele te odgrywają zasadniczą rolę w wydawaniu wczesnych ostrzeżeń i nakazów ewakuacji, mają fundamentalne ograniczenia i niosą ze sobą znaczny stopień niepewności, szczególnie w przypadku rzadkich lub ekstremalnych warunków pogodowych. Niepewność ta wynika z różnych czynników, w tym z zasadniczo chaotycznego charakteru systemu pogodowego.

Pierwszym z problemów jest to, że precyzyjne dane meteorologiczne dla znacznej części świata zbierane są zaledwie od kilku dziesięcioleci, a dla Europy od mniej więcej 200 lat. Zjawiska ekstremalnie rzadkie, pojawiające się co 100 czy więcej lat, mogły po prostu umknąć naszej uwadze. Nasze dane historyczne są bardzo niekompletne, co sprawia, że z trudem przewidujemy niezwykle rzadkie zjawiska. 

Drugim ograniczeniem stosowanych dziś narzędzi jest to, że z konieczności modele wykorzystywane do prognozowania pogody upraszczają złożoną fizykę rządzącą zjawiskami atmosferycznymi. Wynika to z ograniczeń mocy obliczeniowej, a czasem także z niepełnej znajomości zachodzących w atmosferze procesów. To nie problem w przypadku typowych zjawisk i procesów, ale zjawiska ekstremalne po prostu wymykają się takiemu modelowaniu. 

Są też nieznane niewiadome: czynniki, których nasze modele nie mogą uwzględnić, ponieważ nie jesteśmy ich świadomi lub nie zostały one uwzględnione w naszych ramach predykcyjnych. Nieprzewidziane interakcje między różnymi czynnikami klimatycznymi mogą prowadzić do bezprecedensowego nasilenia, jak miało to miejsce w przypadku huraganu Otis.

A to wszystko tylko problemy wyjściowe, nie uwzględniające tego, jak zmiany klimatyczne wytrącają z równowagi system pogodowy. Huragany są napędzane różnicami w temperaturach oceanu i atmosfery: wzrost globalnych temperatur oznacza większe, niosące więcej energii burze.  Wraz ze zmianą ustalonych wzorców pogodowych przewidywanie zachowania burz i ich nasilenia staje się jeszcze trudniejsze. 

Wyzwania są ogromne, ale nie nie do pokonania. Jest kilka kroków, które możemy podjąć, aby ulepszyć nasze prognozy i lepiej przygotować się na nadchodzącą niepewność.

Pierwszym byłoby opracowanie bardziej zaawansowanych modeli predykcyjnych, które integrowałyby szerszy zakres czynników i zmiennych, a także uwzględniały najgorsze scenariusze. Mogą w tym pomóc narzędzia sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. Potrzebne będą także dodatkowe dane, czyli nowe stacje pogodowe, satelity i oceaniczne sondy i boje. 

To problem powszechny w wielu regionach świata. Kraje, które w najbliższych dziesięcioleciach szczególnie boleśnie odczują skutki katastrof pogodowych napędzanych zmianami klimatycznymi, często są najgorzej przygotowane do ich monitorowania i łagodzenia ich konsekwencji. Połowa krajów na świecie nie ma systemów wczesnego ostrzegania przed kataklizmami. ONZ chce stworzyć taki globalny system już do 2027 r., nie wiadomo jednak, czy ten cel uda się osiągnąć. 

"Ludzie w Afryce, Azji Południowej, Ameryce Południowej i Środkowej oraz w małych państwach wyspiarskich są 15 razy bardziej narażeni na śmierć w wyniku katastrof klimatycznych. Tym zgonom można zapobiec" mówił w kwietniu Sekretarz Generalny ONZ Antonio Guterres. “ Dowody są jasne: systemy wczesnego ostrzegania są jednymi z najskuteczniejszych środków ograniczania ryzyka i przystosowania się do zmiany klimatu, pozwalających zmniejszyć śmiertelność w wyniku klęsk żywiołowych i straty gospodarcze"

A potrzeba jest pilna. ONZ szacuje, że w ciągu ostatnich 50 lat liczba odnotowanych katastrof wzrosła pięciokrotnie, do czego częściowo przyczyniły się zmiany klimatyczne. Nie ma powodu sądzić, że ten trend szybko się zmieni. Narody Zjednoczone szacują wręcz, że jeśli nie zostaną podjęte żadne działania, do 2030 r. liczba klęsk żywiołowych o średniej i dużej skali osiągnie 560 rocznie, czyli 1,5 każdego dnia.