נהרות אטמוספריים שהשתחררו: כיצד שינויי האקלים מעצבים מחדש את סופות החוף המערבי

בעוד כדור הארץ מתחמם, נהרות אטמוספריים, אותן סערות אדירות ששוטפות את החוף המערבי, עוברות שינויים טרנספורמטיביים.

מחקר חדש מגלה שסערות אלו יתגברו באופן שונה בדרום קליפורניה בהשוואה לצפון-מערב האוקיינוס ​​השקט, ויביאו להשפעות אזוריות מגוונות כמו סיכוני שיטפונות מוגברים ונחשולי סערה עזים יותר.

נהרות אטמוספריים והשפעת האקלים

קהילות ברחבי החוף המערבי של ארצות הברית צפויות לראות שינויים משמעותיים בסערות החזקות הידועות בשםכשהאקלים ממשיך להתחמם. עם זאת, ההשפעות ישתנו במידה רבה בין האזורים. דרום קליפורניה תחווה סט אחד של שינויים, בעוד אזורים צפוניים יותר כמו סיאטל יתמודדו עם התפתחות סערה שונה מאוד.

מחקר שנערך לאחרונה על ידי מדענים מהמרכז הלאומי לחקר אטמוספירה (NSF NCAR) של הקרן הלאומית למדע בארה"ב מגלה שתנאי ההתחממות יעצימו את אידוי האוקיינוסים, ויובילו לשינויים מהותיים בנהרות האטמוספריים בדרום קליפורניה. לעומת זאת, נהרות אטמוספריים צפונה יותר יעצבו יותר על ידי עלייה בטמפרטורות הן באטמוספירה והן באוקיינוס.

השלכות עולמיות על קהילות חוף

למרות שתהליכים שונים כאלה עשויים להיראות מוזרים, יהיו להם השלכות בעולם האמיתי על מיליוני אנשים. עד שנת 2100, למשל, נהרות אטמוספריים שפוגעים בצפון-מערב האוקיינוס ​​השקט עלולים להגביר את סיכוני ההצפות על ידי העלאת גבהים של מי האוקיינוס ​​באופן זמני פי שלושה מהסערות הנוכחיות, אם החברה תמשיך לפלוט גזי חממה בקצב גבוה. תושבי דרום קליפורניה יחוו גם מים גבוהים יותר מונעי סערה, אך לא בהיקף של אלה שגרים צפונה יותר.

"בשטח, אנשים יראו תגובה שונה בין חוף דרום קליפורניה לצפון-מערב האוקיינוס ​​השקט", אמרה המדענית של NSF NCAR כריסטין שילדס, מחברת שותפה למחקר החדש. "זה לא מצב אחד שמתאים לכולם. יש לך את התגובות האזוריות האלה שיכולות להיות שונות לגמרי".

המחקר, בתקשורת טבעכדור הארץ וסביבה,היה על ידי צוות מחקר שכלל את המדען השותף של הסופר NSF NCAR Hui Li ומחברים נוספים מ-NSF NCAR, אוניברסיטת טקסס A&M ואוניברסיטת מדינת פנסילבניה. העבודה מומנה על ידי משרד האנרגיה האמריקאי ו-NSF.

נהרות בשמיים

נהרות אטמוספריים הם "נהרות בשמיים" ארוכים וצרים המתפתלים מקווי רוחב נמוכים לגבוהים יותר, ומעבירים כמויות אדירות של מים. הנהרות האטמוספריים החזקים ביותר יכולים לשחרר גשמים שוטפים ולגרום להצפות נרחבות, במיוחד כאשר הם נעצרים מעל פרשת מים פגיעים. אבל הם גם מאפיין חיוני של המחזור ההידרולוגי של כדור הארץ, לעתים קרובות מספקים לחות נחוצה וממלאים את חבילות השלג.

מחקרים קודמים הראו ששינויי האקלים עשויים להפוך נהרות אטמוספריים לגדולים וחזקים יותר, ועלולים להמיט הרס על קהילות פגיעות. כמו במקרה של סוגים אחרים של סופות, אקלים חם יותר פירושו שהאטמוספירה יכולה להחזיק יותר לחות, ובכך להגדיל את כמות המשקעים שסערה יכולה לשחרר.

תובנות דוגמנות ברזולוציה גבוהה

במחקר החדש, שילדס, לי ומחבריהם התמקדו בהשפעותיהם של נהרות האטמוספריים של האוקיינוס ​​השקט על האזור העליון של האוקיינוס. הם רצו לקבל תובנות לגבי האופן שבו סופות עתידיות צפויות להשפיע על משתנים אוקיינוסים כמו טמפרטורת פני השטח וגובהם וערבוב המים בעומקים שונים. למשתנים כאלה יש השלכות על דיג וקהילות חוף.

כדי לדמות נהרות אטמוספריים עתידיים, צוות המחקר השתמש בגרסה ברזולוציה גבוהה של מודל מערכת האקלים הקהילתית מבוסס NSF NCAR. זה איפשר להם לקבל תצוגה מפורטת יוצאת דופן של תהליכים אטמוספריים כל 25 ק"מ (כ-16 מייל) ותצוגה מפורטת עוד יותר של תהליכי אוקיינוס ​​כל 10 ק"מ (6 מייל) - הדמיה כל כך עדינה שהם יכלו ליצור מחדש מערבולות אוקיינוס ​​בודדות. ההדמיות דרשו כמויות גדולות של מחשוב, והמדענים הפעילו חלק מהן על מחשב-העל Derecho במרכז מחשוב-העל של NSF NCAR-Wyoming.

השפעות שונות לאורך החוף

להפתעת המדענים, ההדמיות גילו שלאקלים התחממות יהיו השפעות שונות מאוד על נהרות אטמוספריים במקומות שונים לאורך החוף המערבי - ואולי גם באזורים אחרים ברחבי העולם.

נהרות אטמוספריים כיום מונעים בחלקם על ידי אידוי של מי האוקיינוס, אשר מקרר זמנית את האטמוספירה ומניע את הסערות קדימה. בעולם חם יותר, התהליך הזה יוגבר עבור סוג של נהר אטמוספרי, המכונה "אננס אקספרס", שחורש לתוך דרום קליפורניה.

אבל נהרות אטמוספריים שמתרסקים לתוך צפון קליפורניה והצפון-מערב האוקיינוס ​​השקט יתחילו להיות מושפעים במקום זאת מטמפרטורות חמות יותר באטמוספירה ובאוקיינוס. הטמפרטורות הללו ידלקו סערות חזקות יותר ויובילו לעלייה דרמטית בגובה פני הים למשך מספר ימים כאשר הנהר האטמוספרי מתקרב לחוף ויורד יבשה.

למרות שדרוש מחקר נוסף כדי לגלות את הסיבה להשפעות השונות הללו, שילדס ציין כי נהרות אטמוספריים מושפעים מתהליכים משתנים אפילו באקלים הנוכחי. האננס אקספרס, למשל, נע לאורך סילון סובטרופי של אוויר לח מאוד מהוואי לדרום קליפורניה. לעומת זאת, נהרות אטמוספריים מצפון קשורים לעתים קרובות עם סילון אוויר קוטבי לח פחות. הם נוטים להיות סוערים ומתפתלים יותר מהאננס אקספרס.

מתכוננים לעתיד סוער יותר

ללא קשר לתהליכים, קהילות פגיעות בחוף המערבי יכולות לצפות שהסערות ישתנו ויהפכו לעוצמתיות יותר.

"נהרות אטמוספריים הם כמו ציקלונים טרופיים בכך שהם אורזים רוחות חזקות ונושאים כמויות אדירות של מים שיכולות להרוס תשתית מקומית", אמר שילדס. "קהילות צריכות להבין כיצד הן ישתנו בעתיד כדי שיוכלו להסתגל ולתכנן."

המודלים גם הראו שההשפעות המורכבות במורד הזרם ובמעלה הזרם של נהרות אטמוספריים על האזור העליון של האוקיינוס ​​יתפתחו עם התחממות האקלים.

"הרוחות החזקות והמשקעים הקשורים לנהרות אטמוספריים יכולים להשפיע באופן משמעותי על האוקיינוס ​​העליון, ועלולה להשפיע על הדינמיקה של האוקיינוסים ועל מערכות אקולוגיות בקנה מידה מרחבי גדול יותר ובטווחי זמן ארוכים יותר מהווה", אמר לי. "חשוב להבין את ההשפעה של נהרות אטמוספריים באקלים הנוכחי וכיצד הם עשויים להשתנות בעתיד."

התייחסות: "תגובת האוקיינוס ​​העליון לנהרות האטמוספריים בצפון-מזרח האוקיינוס ​​השקט תחת שינויי אקלים" מאת כריסטין א. שילדס, הואי לי, פרדריק ס. קסטרוצ'יו, דן פו, קייל נרדי, שו ליו וקולין זרזיצקי, 19 באוקטובר 2024,תקשורת אדמה וסביבה.
DOI: 10.1038/s43247-024-01774-0