URAGAN Ida, koji je u nedjelju stigao do obale Louisiane kao uragan kategorije 4, uz vjetrove od oko 240 kilometara na sat, prolome oblaka i visoke valove, koji su potopili velik dio obale, u međuvremenu je oslabio na kategoriju 1.

Znanstvena istraživanja pokazuju da će uragani s klimatskim promjenama postajati sve razorniji. Znanstvenici za sada još ne znaju hoće li ih biti više, međutim kada dođu do kopna, trajat će dulje, što znači da će njihova razaranja biti dulja i prodirati dublje u unutrašnjost kontinenta.

Tako govori više studija, među kojima jedna objavljena 2020. u časopisu Nature. U njoj su znanstvenici analizirali uragane koji su pogodili Sjevernu Ameriku od 1967. do 2018.

Rezultati pokazuju da su uragani koji su došli na kopno 1960-ih izgubili 75 posto svoje snage u prvom danu nakon izlaska na obalu, dok danas njihova snaga obično padne za oko 50 posto.

Rekordna sezona uragana 2020.

2020. godina bila je u SAD-u rekordna sezona atlantskih uragana i peta po redu najskuplja u smislu šteta. U njoj je zabilježena 31 tropska ili suptropska oluja, od kojih je 30 imenovano, a 14 se razvilo u uragane. Oni su prouzročili štete od 51.114 milijardi dolara i odnijeli 417 života.

Autori studije iz Naturea smatraju da će se situacija u sve toplijem svijetu samo pogoršavati. Poseban problem je u tome što bi prodor uragana dublje na kopno mogao ugroziti naselja koja nisu dobro pripremljena za obranu od snažnih vjetrova i obilnih kiša, koje donose tropske ciklone.

Autori studije kažu da je porast temperatura oceana pokretačka snaga koja će uragane duže održavati na životu.

Slučajno otkriće u zapisima

Zanimljivo je da su autori istraživanja do svojeg otkrića došli slučajno.

"Proučavali smo evoluciju uragana na kopnu koristeći simulacije i neprestano smo pronalazili značajke koje se ne mogu objasniti pomoću prevladavajućih modela", kaže Pinaki Chakraborty, voditelj mehanike fluida na Institutu za znanost i tehnologiju Okinawa u Japanu.

Chakraborty kaže da dotadašnji modeli nisu uzimali u obzir jednu važnu stvar - povećanje količine vlage koju uragani nakupljaju. Naime, topli zrak može pohraniti više vlage nego hladan. To jasno vidimo u zagrijanim kuhinjama. Čim otvorimo vrata i u kuhinju uđe hladan zrak, vlaga se počne kondenzirati, a mi je vidimo kao gust oblak. A veća temperatura i veća količina vlage u atmosferi podrazumijeva veće energije.

Brojna ranija istraživanja pokazala su jasnu vezu između klimatskih promjena i uragana koji ispuštaju više kiše. Ako zamislimo da je uragan svojevrstan motor, topla voda oceana ispod njega je poput goriva. Kad je oceanska voda posebno topla, kao što je to na Karibima i u Meksičkom zaljevu, uragani postaju posebno jaki. To jasno proizlazi i iz Stefan-Boltzmannovog zakona, koji kaže da energija sustava raste s temperaturom na četvrtu potenciju (formula dolje).

j (energija) =  σ (konstanta) x T4 (temperatura)

Dok se uragan kreće kopnom, odjednom mu ponestaje goriva, pa on počinje slabiti i raspadati se. No, ako je oceanska voda poput goriva, dodatna vlaga koju uragan može pohraniti djelovat će kao dodatna baterija.

Kako bi testirali sporiju stopu propadanja, koju su primijetili u povijesnim zapisima, Chakraborty i njegov koautor napravili su četiri modela koji simuliraju uragan koji se kreće kopnom. U svakoj su prilagodili temperaturu oceanskih voda ispod oluja. Što je temperatura površine mora bila toplija, to je oluja prenijela više vlage na kopno i duže joj je trebalo da oslabi.

Glavni čimbenici većeg razaranja

Istraživanja su pokazala da postoje tri glavna čimbenika koja bi mogla učiniti da uragani u budućnosti uzrokuju sve veće štete.

Više temperature površine mora mogle bi pojačati brzinu vjetra tropskih oluja, što bi potencijalno moglo nanijeti veću štetu ako dođu do kopna. Na temelju složenog modeliranja, američka agencija NOAA sugerirala je da je vjerojatno povećanje broja uragana kategorije 4 i 5, pri čemu će se orkanske brzine vjetra povećati do 10 posto. Zahvaljujući višim temperaturama, u scenariju zatopljenja od 2℃ količine oborine koje će uragani prenositi povećat će se za 10-15 posto. Recentne oluje, poput uragana Harvey 2017. (više od 60 centimetara oborine), Firence 2018. (s više od 90 cm) i Imelde 2019. (112 cm), pokazale su kakve razorne poplave mogu izazvati uragani koji prenose veće količine vlage.

Porast razine mora vjerojatno će buduće obalne oluje, uključujući uragane, učiniti još razornijima. Očekuje se da će globalno razina mora u prosjeku porasti za 3.5 cm do 122 cm u scenarijima niske i umjerene emisije tijekom ovog stoljeća, što će pojačati plavljenja priobalnih krajeva. Primjerice, porast razine mora pojačao je utjecaj uragana Sandy, koji je 2012. godine u New Yorku, New Jerseyju i Connecticutu prouzročio štetu od 65 milijardi dolara. Velik dio te štete bio je povezan s obalnim poplavama.

Područja zahvaćena uraganima pomiču se prema višim geografskim širinama. To je vjerojatno povezano sa širenjem tropa zbog viših globalnih prosječnih temperatura. Promjenjivi obrasci tropskih oluja (pomak prema sjeveru u Atlantiku) mogli bi ugroziti mnogo više imovine i ljudskih života, no potrebno je mnogo više istraživanja kako bi se bolje razumjelo kako se ti obrasci mogu promijeniti.

Što su uragani?

Na Indexu smo već pisali o prirodi i mehanizmima djelovanja uragana, pa ćemo ovdje samo ponoviti.

Uragani su najmoćnije oluje na planetu Zemlji. To su u biti olujni sustavi koji brzo rotiraju, a karakteriziraju ih nizak tlak u središtu (prema procjenama, od petka je prizemni tlak zraka u središtu Ide oko 925 hPa), snažan zračni vrtlog čija je os u središtu uragana te spiralna razdioba olujnih grmljavinskih oblaka oko oka oluje, koji donose velike količine kiše. Za usporedbu, u prosincu 1999. u Hrvatskoj tlak se s oko 1040 hPa spustio na oko 990 hPa, a dva dana kasnije na oko 975 hPa. Bilo je olujnog i orkanskog vjetra, pijavica, grmljavina i obilnih oborina.

Ovisno o snazi i lokaciji uragani se različito nazivaju - uragan (Atlantski ocean i sjeveroistočni Tihi ocean), tajfun (sjeverozapadni Tihi ocean), tropska oluja, ciklonalna oluja, tropska depresija ili, jednostavno, ciklon (južni Tihi ocean i Indijski ocean).

Prema snazi, klasificiraju se različito, a najuvaženija je Saffir-Simpsonova podjela na pet kategorija, pri čemu vjetrovi iz one najviše dostižu brzine veće od 252 km na sat u neprekidnom trajanju od najmanje deset minuta.

Kako uragani nastaju?

Uragani se najčešće formiraju krajem ljeta (na obje hemisfere), kada su razlike u temperaturi zraka u nižim slojevima atmosfere, uz toplu površinu mora i viših hladnijih slojeva atmosfere, najveće. Vrhunac sezone uragana na sjevernoj hemisferi obično je u prvoj polovini rujna.

Početni razvoj uragana koji se stvaraju u Atlantiku nastaje hiljadama kilometara daleko uz zapadne obale Afrike. Čine ga mali poremećaji u mlaznoj struji zraka koja putuje s istoka na zapad iznad afričkog kontinenta. Poremećaje, koje znanstvenici nazivaju istočnim valovima, mogu pokrenuti neznatne aktivnosti, poput koraka djeteta u pustinjskom pijesku (video dolje). Iz tih koraka može se roditi maleni pješčani vrtlog, koji će potom možda uzrokovati razvoj olujnih oblaka u atmosferi. Te nakupine olujnih oblaka eventualno se mogu razviti u malo organiziraniji sustav grmljavinskih oblaka.  Ovi sustavi putuju prema zapadu te, konačno, dolaze u dodir s toplim tropskim vodama Atlantika, gdje se mogu pretvoriti u velike tropske oluje, a zatim čak i uragane.

Uragane hrani topao vlažan zrak nad zagrijanim vodama oceana u ekvatorijalnom području. Topao zrak diže se od površine oceana uvis. Tako se iznad mora stvara manjak zraka, što znači da se tlak smanjuje. To uzrokuje jačanje strujanja iz okolnih područja s višim tlakom prema području u kojem se stvara uragan. Novopridošli zrak također se zagrijava i uzdiže. Kako se nastavlja uzdizati, okolni zrak juri sa svih strana da ga nadoknadi. Topao vlažan zrak koji se uzdiže u visinama se hladi, vlaga se u njemu kondenzira te stvara oblake i oborine. Cijeli taj sustav oblaka i vjetrova, pogonjen velikom energijom topline mora i isparavanja, okreće se, privlači nove vjetrove i novu vlagu te ubrzano raste.

Zašto se okreću?

Svim uraganima odnosno ciklonima zajedničko je da rotiraju. Pod utjecajem relativno slabe Coriolisove sile, koja nastaje zbog rotacije Zemlje oko svoje osi, oblikuje se približno kružno strujanje zraka obrnuto od kazaljke na satu na sjevernoj hemisferi, a u smjeru kazaljke na satu na južnoj hemisferi, s komponentom strujanja prema centru ciklone zbog djelovanja trenja. Pojednostavnjeno govoreći, kružna strujanja fluida na Zemlji nastaju na sljedeći način: Našem planetu treba 24 sata da se okrene oko svoje osi. Za to vrijeme mjesta u blizini ekvatora, gdje Zemlja ima najveći opseg, prelaze puno veći put nego ona uz polove. Slično vrijedi i za vodu i atmosferu u tim pojasevima. To znači da će se mase zraka koje se udaljavaju od ekvatora prema polovima zakretati prema istoku, odnosno u smjeru u kojem se Zemlja okreće, jer će zadržati dio brzine, odnosno momenta koji su dobile u ekvatorijalnom području.

To je lako shvatiti ako zamislite da bacate papirnati avion stojeći na ekvatoru. Ako ga bacite prema sjeveru, on će imati tendenciju da ne putuje pravocrtno prema polu, već će istovremeno putovati udesno, budući da je na ekvatoru, krećući se s nama i našom rukom, dobio određenu brzinu kretanja udesno, odnosno prema istoku. Ta brzina udesno veća je od brzine kojom se sjevernija područja kreću udesno, pa će vaš avion letjeti istovremeno prema sjeveru i prema istoku - udesno. Primjerice, ako ga bacite negdje u području sjeverozapada Afrike, sletjet će negdje u području sjeveroistoka Italije.

Što je oko uragana?

Oko uragana područje je razmjerno mirnog vremena u središtu tropskih ciklona. Najčešće je kružnog oblika, promjera između 30 i 65 km, no kod snažnih oluja može biti i značajno manje - ispod 20 km. Oko je okruženo nizom oblačnih zidova prstenastog oblika, koji se dižu u velike visine (i iznad 25 km uvis). Ti "zidovi" olujnih oblaka najrazorniji su dijelovi uragana te područja najintenzivnijeg vjetra i kiše.

Kako se zrak u središnjim dijelovima ciklona diže uvis, u gornjim područjima sustava tlak raste i stvara se anticiklona. Pod njezinim utjecajem pokreću se strujanja od središta prema van. Tako se stvara povratna sprega, odnosno petlja u kojoj zrak kruži (grafika gore).

Zanimljivo je da manji dio tog nakupljenog zraka ponekad, umjesto da putuje prema van, može krenuti prema središtu oluje, gdje će zbog nakupljene težine početi padati i ponekad formirati novo oko.

Sve što je opisano u ovom tekstu o prirodi i mehanizmima uragana uglavnom je vrlo pojednostavljeno, a mnogi mehanizmi uragana ni danas nisu potpuno razjašnjeni. Tekst je sastavljen uz konzultacije s Vlastom Tutiš, načelnicom Sektora za vremenske analize i prognoze Državnog hidrometeorološkog zavoda (DHMZ).