Οι σοβαρές πιθανότητες καταιγίδας είναι 4 φορές μεγαλύτερες στις ΗΠΑ σε σύγκριση με την Ευρώπη, σύμφωνα με νέα ερευνητική μελέτη

Μια πρόσφατη ερευνητική μελέτη που δημοσιεύθηκε στο τεύχος Δεκεμβρίου του περιοδικού Journal of Climate διαπίστωσε ότι το σοβαρό δυναμικό καταιγίδας είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερο στις Ηνωμένες Πολιτείες με ισχυρότερο τόσο το CAPE όσο και τη διάτμηση ανέμου σε σύγκριση με την Ευρώπη. Η αποτελεσματικότητα της εκκίνησης της κίνησης είναι γενικά υψηλότερη σε ολόκληρη την Ευρώπη, αλλά μόλις σχηματιστεί καταιγίδα, η πιθανότητα να γίνει σοβαρή είναι πολύ μεγαλύτερη από τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Εικόνα παραπάνω: Χάρη στην ισχυρότερη αστάθεια και τις κατακόρυφες καταιγίδες ανέμου στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι συνήθως καλύτερα οργανωμένες και πιο ικανές να παράγουν σοβαρό καιρό σε σύγκριση με τους Ευρωπαίους ομολόγους τους (καταιγίδα το απόγευμα της 13ης Μαΐου 2020 στο W Oklahoma, φωτογραφία: Mateusz Taszarek ).

Στη μελέτη «Σοβαρές καταιγίδες σε όλη την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες» που διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα 9 εμπειρογνωμόνων με επικεφαλής τον Δρ. Mateusz Taszarek από το Εθνικό Εργαστήριο Σοβαρών Καταιγίδων NOAA, έχουν συγκριθεί διάφορες πτυχές των σοβαρών καταιγίδων μεταφοράς μεταξύ Ευρώπης και Ηνωμένων Πολιτειών. .

Η έρευνα χωρίζεται σε «Μέρος 1: Κλιματολογία αστραπής, μεγάλο χαλάζι, ισχυρός άνεμος και ανεμοστρόβιλοι» , ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0345.1 ) και «Μέρος 2: Περιβάλλοντα ERA5 που σχετίζονται με κεραυνούς , μεγάλο χαλάζι, ισχυρός άνεμος και ανεμοστρόβιλοι » ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0346.1 ) όπου αναφορές σοβαρών καιρικών συνθηκών, δεδομένα ανίχνευσης κεραυνού και περιβάλλοντα συναγερμού ERA5 για περίοδο 40 ετών συνδυάζονται σε ένα βάση δεδομένων και αξιολογήθηκε διεξοδικά.

Δράση καταιγίδων σε όλη την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες

Αν και οι σοβαρές αναφορές ανέμου είναι επίσης οι πιο συχνές κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, οι ανεμοστρόβιλοι και το μεγάλο χαλάζι αποτελούν τη μεγαλύτερη απειλή σε νότια και κεντρικά τμήματα των Μεγάλων Πεδιάδων κατά την άνοιξη. Το χειμώνα και τις αρχές της άνοιξης, η μέγιστη δραστηριότητα μεταφοράς μετατοπίζεται προς τις νοτιοανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες.

Σχήμα 1: Ετήσιος μέσος αριθμός ωρών με (α) κεραυνούς, (β) ανεμοστρόβιλο, (γ) μεγάλο χαλάζι και (δ) έντονο άνεμο στις Ηνωμένες Πολιτείες για τα έτη 1989-2018. Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0345.1 ).

Η δραστηριότητα στην πλειοψηφία της Ευρώπης είναι μικρότερη και κυμαίνεται από 15 έως 100 ώρες καταιγίδας ετησίως, με κορυφές πάνω από την Ιταλία και ορεινές ζώνες όπως τα Πυρηναία, οι Άλπεις, τα Καρπάθια και οι Δειναρικές Άλπεις (100-150 ώρες ετησίως). Η υψηλότερη δραστηριότητα μεταφοράς στην ηπειρωτική Ευρώπη εμφανίζεται το καλοκαίρι και στη Μεσόγειο το φθινόπωρο.

Σοβαρές αναφορές καιρού δείχνουν τις πιο συχνές ανεμοστρόβιλους, μεγάλο χαλάζι και σοβαρές αναφορές ανέμου κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού στην Κεντρική Ευρώπη. Κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου μια αιχμή δραστηριότητας ανεμοστρόβιλου μετατοπίζεται προς την περιοχή της Μεσογείου – ευρήματα μελέτης.

Σχήμα 2: Ετήσιος μέσος αριθμός ωρών με (α) κεραυνό, (β) ανεμοστρόβιλο, (γ) μεγάλο χαλάζι και (δ) έντονο άνεμο στην Ευρώπη για τα έτη 2006-2018. Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0345.1 ).

Σχήμα 3: Ημέρα του έτους με μέγιστη πιθανότητα για (α) κεραυνό, (β) ανεμοστρόβιλο, (γ) μεγάλο χαλάζι, και (δ) έντονο άνεμο πάνω από τις Ηνωμένες Πολιτείες (1989-2018) και την Ευρώπη (2006-2018), προέρχεται από ένα παράθυρο τρεξίματος 30 ημερών με ανάλυση ανά ώρα. Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0345.1 ).

Ωστόσο, οι ευρωπαϊκές αναφορές σοβαρών καιρικών συνθηκών παρουσιάζουν χωρικές και χρονικές προκαταλήψεις στην αποτελεσματικότητα των αναφορών, με σημαντικά υψηλότερο αριθμό αναφορών διαθέσιμων για την Κεντρική Ευρώπη. Μια ερευνητική μελέτη με επικεφαλής τον Δρ. Taszarek αξιολόγησε αυτό το ζήτημα συγκρίνοντας ώρες με ανιχνευμένο αστραπή με ώρες αναφερόμενου ανεμοστρόβιλου, μεγάλου χαλάζι και σοβαρών ανέμων. Τα προκύπτοντα κλάσματα παρέχουν καθοδήγηση σχετικά με το ποια μέρη της Ευρώπης βιώνουν τη μεγαλύτερη υποεκτίμηση σε σοβαρές αναφορές καιρού.

Αυτοί οι χάρτες δείχνουν επίσης ένα ενδιαφέρον μοτίβο με τοπικά ενισχυμένα κλάσματα σοβαρών αναφορών καιρού στις περιοχές με υψηλή πυκνότητα πληθυσμού, ειδικά σε μεγάλους οικισμούς όπως φαίνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά και στην Ευρώπη (π.χ. περιοχή Μόσχας ή Βερολίνου).

Σχήμα 4: Κλάσμα ωρών με κεραυνούς που σχετίζονται με (α) όλες τις αναφορές, (β) ανεμοστρόβιλο, (γ) μεγάλο χαλάζι και (δ) αναφορές σοβαρών ανέμων στις Ηνωμένες Πολιτείες (1989-2018) και στην Ευρώπη (2006-2018) . Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0345.1 ).

Μια άλλη σύγκριση μεταξύ της Ευρώπης και των Ηνωμένων Πολιτειών λαμβάνοντας υπόψη τη συχνότητα των πιο ακραίων εκδηλώσεων υψηλής ακτινοβολίας δείχνουν επίσης σημαντικές διαφορές μεταξύ αυτών των δύο περιοχών. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν γενικά πολύ υψηλότερη συχνότητα ακραίων γεγονότων (υψηλά ποσοστά φλας, βίαιοι ανεμοστρόβιλοι, γιγάντιο χαλάζι, καταστροφικοί άνεμοι) στα νοτιοανατολικά, νότια Great Plains και Midwest.

Αντίθετα, στην Ευρώπη, ακραία γεγονότα τα τελευταία 40 χρόνια έχουν αναφερθεί κυρίως στον διάδρομο από τη Γαλλία έως τη δυτική Ρωσία. Η απειλή για την Ευρώπη δεν πρέπει να υποτιμηθεί, καθώς η πλειονότητα των σοβαρών καταιγίδων συμβαίνουν σε πυκνοκατοικημένες περιοχές, σε αντίθεση με τις Μεγάλες Πεδιάδες των Ηνωμένων Πολιτειών.

Εικόνα 5: Χωρική κατανομή επιλεγμένων ακραίων συμβάντων μεταφοράς. Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0345.1 ).

Επιπλέον, οι συγγραφείς κατέληξαν επίσης στο συμπέρασμα ότι οι κίνδυνοι μετάδοσης συμβαίνουν συνήθως αργά το απόγευμα, με εξαίρεση τα Midwest και τα Great Plains, όπου τα συστήματα μεταφοράς με μεσαία κλίμακα μετατοπίζουν τη μέγιστη απειλή αστραπής τη νύχτα. Η σοβαρή απειλή του ανέμου συνήθως καθυστερεί 1-2 ώρες σε σύγκριση με χαλάζι και ανεμοστρόβιλους. Το κλάσμα της νυκτερινής αστραπής στην ξηρά κυμαίνεται γενικά από 15% έως 30% με τις χαμηλότερες τιμές που παρατηρήθηκαν στις περιοχές της Φλόριντα και των βουνών (∼10%).

Για περισσότερες λεπτομέρειες, ανατρέξτε στο πλήρες κείμενο του άρθρου Μέρος 1:
Taszarek, M., JT Allen, P. Groenemeijer, R. Edwards, HE Brooks, V. Chmielewski και S. Enno, 2020: Σοβαρές καταιγίδες σε όλη την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Μέρος Ι: Κλιματολογία αστραπής, μεγάλο χαλάζι, έντονος άνεμος και ανεμοστρόβιλοι. J. Climate, 33, 10239–10261, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0345.1 .

Αν και τα ακραία φαινόμενα καταιγίδων είναι λιγότερο συχνά στην Ευρώπη σε σύγκριση με τις Ηνωμένες Πολιτείες, συμβαίνουν συνήθως σε πυκνοκατοικημένες περιοχές και, ως εκ τούτου, ο κίνδυνος τους δεν πρέπει να υποτιμηθεί (derecho το απόγευμα της 11ης Αυγούστου 2017 στη ΝΔ Πολωνία, φωτογραφία: Mateusz Taszarek).

Καθώς οι αξιόπιστες εκτιμήσεις σχετικά με τις σοβαρές κλιματολογικές καταιγίδες είναι δύσκολο να αξιολογηθούν με παρατηρήσεις, οι συγγραφείς εστίασαν το Μέρος 2 της μελέτης τους σε περιβάλλοντα ERA5 που σχετίζονται με περισσότερες από 800.000 αναφορές μεγάλου χαλάζι, ισχυρού ανέμου και ανεμοστρόβιλου. Στη συνέχεια, συνδύασαν αυτά τα περιβάλλοντα με δεδομένα αστραπής και αξιολόγησαν πόσο συχνά εμφανίζονται συγκεκριμένες συνθήκες σε όλη την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Αποτελέσματα σχετικά με τις παραμέτρους μεταφοράς δεν απέδωσαν αναπάντεχα ότι σχεδόν κάθε κατηγορία σοβαρού καιρού στις Ηνωμένες Πολιτείες χαρακτηρίζεται από υψηλότερη υγρασία χαμηλού επιπέδου, διαθέσιμη δυναμική ενέργεια μεταφοράς (CAPE) και κάθετη διάτμηση ανέμου σε σύγκριση με τα ευρωπαϊκά περιβάλλοντα. Μια σύνθετη παράμετρος του CAPE και της κατακόρυφης διάτμησης ανέμου (WMAXSHEAR) αποδείχθηκε εξαιρετικός προγνωστικός παράγοντας για την εκτίμηση της σοβαρότητας των καταιγίδων, ιδίως των ανεμοστρόβιλων και του μεγάλου χαλάζι. Είναι ενδιαφέρον ότι το CAPE στο στρώμα 0-3km βρέθηκε να είναι συνήθως ισχυρότερο στην Ευρώπη.

Σχήμα 6: Οικόπεδα κουτιών και ψιθυριστών επιλεγμένων παραμέτρων μεταφοράς για συμβολικούς κινδύνους στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0346.1 ).

Ιδιαίτερα υψηλότερο CIN παρατηρήθηκε επίσης στις Ηνωμένες Πολιτείες. Οι συγγραφείς εξηγούν ότι το χαμηλότερο CIN σε ολόκληρη την Ευρώπη οδηγεί σε μια πιο αποτελεσματική εκκίνηση της μεταφοράς, πράγμα που σημαίνει ότι μόλις είναι διαθέσιμο το ευνοϊκό περιβάλλον, υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα έναντι της Ευρώπης να πραγματοποιηθεί η εκκίνηση της συναυλίας σε ένα τέτοιο περιβάλλον.

Ωστόσο, ένας απόλυτος αριθμός ευνοϊκών περιβαλλόντων εξακολουθεί να είναι πολύ υψηλότερος έναντι των Ηνωμένων Πολιτειών, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη τις καταστάσεις υψηλού CAPE και υψηλής διάτμησης ανέμου, τις οποίες λείπει η Ευρώπη.

Σχήμα 7: (α) Κλιμακωμένος μέσος αριθμός ωρών ετησίως και πιθανότητα υπό όρους για (β) κεραυνούς, (γ) οποιαδήποτε σοβαρή καταιγίδα και (δ) οποιαδήποτε σημαντική σοβαρή καταιγίδα για συγκεκριμένη παράμετρο διάτμησης αέρα CAPE ML και 0-6 km χώρος. Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0346.1 ).

Όταν εστιάζουμε στη χωρική κατανομή των συναυλιών, το υψηλότερο CAPE στις Ηνωμένες Πολιτείες βρίσκεται κατά μήκος των Μεγάλων Πεδιάδων και του Κόλπου του Μεξικού, ενώ η κατακόρυφη διάτμηση ανέμου αυξάνεται προς τα βόρεια. Ένας συνδυασμός και των δύο (WMAXSHEAR) αναδεικνύει πραγματικά την περιοχή στις Ηνωμένες Πολιτείες όπου οι καταιγίδες είναι συνήθως οι πιο σοβαρές.

Στην Ευρώπη, τόσο το CAPE, η διάτμηση ανέμου όσο και το WMAXSHEAR είναι σημαντικά μικρότερα και δείχνουν μάλλον ακόμη και χωρική δυναμική καταιγίδα σε ολόκληρη την Ευρώπη, με εξαίρεση τη Σκανδιναβία και τις Βρετανικές Νήσους. Η διάτμηση ανέμου είναι η υψηλότερη στο δυτικό τμήμα, ενώ οι κορυφές CAPE συνήθως στη νότια, κεντρική και ανατολική Ευρώπη.

Σχήμα 8: (α) Ετήσιος μέσος αριθμός ωρών με αστραπή (τουλάχιστον 2 αναλαμπές), (β) 95ο εκατοστημόριο του ML CAPE, (γ) 50ο εκατοστημόριο 0-6 χλμ. Διάτμησης ανέμου και (δ) 95ο εκατοστημόριο του ML WMAXSHEAR. Οι παράμετροι στα πάνελ b-d παράγονται μόνο για καταστάσεις με αστραπή (ATDnet 2006-2018 για την Ευρώπη και NLDN 1989-2018 για τις Ηνωμένες Πολιτείες). Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0346.1 ).

Όταν η ανίχνευση αστραπής εξετάζεται στην περιβαλλοντική ανάλυση, αποδεικνύεται ότι το καυτό σημείο για σοβαρές καταιγίδες από την άποψη της συχνότητάς τους είναι η περιοχή των νότιων μεγάλων πεδιάδων και τμημάτων του Midwest στις Ηνωμένες Πολιτείες και του νότου στην Ευρώπη (ειδικά της βόρειας Ιταλίας) .

Είναι ενδιαφέρον ότι οι καταιγίδες σε ολόκληρη την Ευρώπη έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα εκκίνησης με δεδομένο ένα ευνοϊκό περιβάλλον. Αντίθετα, η χαμηλότερη πιθανότητα έναρξης παρατηρείται στις Μεγάλες Πεδιάδες, αλλά, μόλις αναπτυχθεί καταιγίδα, η πιθανότητα να γίνει σοβαρή είναι πολύ υψηλότερη σε σύγκριση με την Ευρώπη.

Σχήμα 9: (α) Ετήσιος μέσος αριθμός καταστάσεων (ώρες) με σοβαρά περιβάλλοντα και ανίχνευση αστραπής (τουλάχιστον 2 αναλαμπές), (β) πιθανότητα εκκίνησης σε σοβαρό περιβάλλον (κλάσμα σοβαρών περιβαλλόντων που σχετίζονται με κεραυνούς) και (c ) πιθανότητα ότι μια αναπτυσσόμενη καταιγίδα θα σχετίζεται με σοβαρό περιβάλλον (κλάσμα κεραυνών που σχετίζονται με σοβαρά περιβάλλοντα). Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0346.1 ).

Οι συγγραφείς καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι από την κλιματολογική σκοπιά, τα σοβαρά περιβάλλοντα καταιγίδας (ώρες) είναι περίπου 3-4 φορές πιο συχνά στις Ηνωμένες Πολιτείες σε σύγκριση με την Ευρώπη. Ωστόσο, οι καταιγίδες στην Ευρώπη δεν είναι μόνο λιγότερο συχνές, αλλά έχουν επίσης χαμηλότερο δυναμικό παραγωγής σοβαρών καιρικών συνθηκών, καθώς αποκαλύπτεται σε μεγαλύτερες περιόδους επιστροφής συγκεκριμένων κινδύνων.

Οι συγγραφείς προσθέτουν επίσης ότι τα κορυφαία περιβάλλοντα για σοβαρές καταιγίδες στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι μεταξύ Απριλίου και Ιουνίου, συνήθως από 1200 έως 2200 CST, ενώ σε ολόκληρη την Ευρώπη παρατηρούνται ευνοϊκά περιβάλλοντα από τον Ιούνιο έως τον Αύγουστο, συνήθως μεταξύ 1400 και 2100 UTC.

Σχήμα 10: Περίοδοι επιστροφής ορισμένων συμβάντων συναγερμού σε σχέση με τον αριθμό ωρών με αστραπή (σημειώστε λογαριθμική κλίμακα). Προέρχεται από τους Taszarek et al. 2020 ( https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0346.1 ).

Για περισσότερες λεπτομέρειες, ανατρέξτε στο πλήρες κείμενο του άρθρου Μέρος 2:
Taszarek, M., JT Allen, T. Púčik, KA Hoogewind και HE Brooks, 2020: Σοβαρές καταιγίδες σε όλη την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Μέρος II: Περιβάλλον ERA5 που σχετίζονται με κεραυνό, μεγάλο χαλάζι, έντονο άνεμο και ανεμοστρόβιλους. J. Climate, 33, 10263–10286, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0346.1 .