Atmosfærisk syndflod vil drukne California

Amerikanske forskere har funnet fram til et hittil oversett og potensielt destruktivt værfenomen. Atmosfæriske elver kan drive 1,5 millioner mennesker på flukt, og nå starter et kappløp for å spå dem i tide.

Amerikanske forskere har funnet fram til et hittil oversett og potensielt destruktivt værfenomen. Atmosfæriske elver kan drive 1,5 millioner mennesker på flukt, og nå starter et kappløp for å spå dem i tide.

Mercury News

Atmosfærisk elv kan skylle ikonisk vei ut i havet

Etter usedvanlig kraftig nedbør har et jordskred nå ødelagt en del av den kjente veien Pacific Coast Highway, som klamrer seg til Californias stillehavskyst.

Den spektakulære veien tiltrekker hvert år titusenvis av turister som kommer for å nyte det enestående landskapet, men nå er en seksjon av Pacific Coast Highway altså stengt på ubestemt tid.

I 2017 ødela jordskred en betydelig strekning, og eksperter forutsier at det meteorologiske fenomenet «atmosfæriske elver» kan bety mer ekstremvær langs kysten av California i framtiden.

I artikkelen under kan du lese om hvordan forskere arbeider for å kunne forutsi det voldsomme været, slik at befolkningen i de tett befolkede kystområdene kan evakueres før katastrofen rammer.

(Video: Mercury News)

I California er det ikke uvanlig med regn på julaften – staten får halvparten av nedbøren fra desember til februar. Men da himmelen åpnet seg i desember 1861, var virkningen voldsom.

I løpet av de neste 43 døgnene faller det mer enn tre meter nedbør, mens tusenvis av innbyggere omkommer, og mer enn 800 000 kuer og okser drukner.

Skadene er så voldsomme at California går konkurs et halvt år senere.

Oversvømmelsen i 1861 tvang cowboyer til å bruke kanoer.

© California State Library

Den meteorologiske forklaringen på den ekstreme nedbøren har latt vente på seg, og først nå forstår forskerne hva som faktisk rammet California vinteren 1861–62.

Fenomenet har fått betegnelsen «atmosfærisk elv» og ble først offisielt skrevet inn i ordboken hos de amerikanske meteorologene i 2018.

Data fra fortiden viser at selv så voldsomme hendelser er sjeldne, er de ikke unike. Og det er mer som kan skape bekymringer for innbyggerne langs den amerikanske vestkysten:

Klimaendringene gjør dem enda voldsommere i framtiden. Derfor arbeider meteorologene nå på høytrykk for å kunne advare om slike hendelser i så god tid som mulig.

Høy- og lavtrykk styrer elvene

De atmosfæriske elvene stammer fra den svært varme og fuktige luften over havene rundt ekvator.

Normalt holder den seg i en smal sone omkring ekvator, men i spesielle situasjoner oppstår det meteorologiske kanaler i fordelingen av høy- og lavtrykk som styrer en gren av den fuktige luften vekk fra tropene og fram mot de tempererte områdene.

På grunn av klodens rotasjon og den generelle sirkulasjonen i atmosfæren beveger de atmosfæriske elvene seg fra vest mot øst over havet, helt til de treffer vestkysten av et kontinent.

Beregninger viser at en enkelt atmosfærisk elv kan flytte 200 000 m3 vann i sekundet.

Atmosfæriske elver er lange transportbånd av veldig fuktig luft som slynger seg gjennom atmosfæren, vekk fra tropene og mot nord eller sør. Når de treffer land, utløser det massiv nedbør. Spesielt kraftige elver resulterer i katastrofale oversvømmelser.

© JPL-Caltech/Nasa/Lasse Alexander Lund-Andersen

Varmen ved ekvator fordamper vannet ute på havet

Vannet kommer inn fra havet der temperaturen i tropene er høy. Hvis plasseringen av høytrykk og lavtrykk er riktig, blir lange fingre av vanndampmettet luft trukket vekk fra ekvator og opp mot vestkysten.

© JPL-Caltech/Nasa/Lasse Alexander Lund-Andersen

Avkjølt luft gir kraftig nedbør

Når luften kommer inn over land, presses den oppover av landskapet og nedkjøles raskt. Derfor kan den ikke inneholde så mye vanndamp, og den overskytende luftfuktigheten kondenserer til kraftig nedbør.

© JPL-Caltech/Nasa/Lasse Alexander Lund-Andersen

Fjell presser nedbør mot byene

Områder nær kysten blir utsatt for direkte regn, men også for vannet som renner ned fra fjellene. Atmosfæriske elver er derfor kritiske, selv i små doser, og hvis de er langvarige, skaper de store oversvømmelser.

Dermed konkurrerer de med vannføringen i klodens største elv, Amazonas. Og mye av den vanndampen blir vridd ut av himmelen som av en våt oppvaskklut når den atmosfæriske elven går i land.

De atmosfæriske elvene bringer imidlertid slett ikke bare ulykke med seg. 30 til 50 prosent av nedbøren på den amerikanske vestkysten leveres nettopp av noen få atmosfæriske elver, og så lenge de ebber ut etter et døgn eller to, er de først og fremst til nytte for samfunnet.

Folk som bor i California, kaller dem for Ananasekspressen, fordi vannet i typisk er fordampet fra Stillehavet omkring staten Hawaii.

Enkelte ganger ebber de imidlertid ikke ut, men fortsetter å levere millioner av kubikkmeter nedbør i flere uker på rad.

Det var det som skjedde vinteren 1861–62. Heldigvis har California sluppet unna noe tilsvarende de siste 160 årene, så spørsmålet melder seg naturligvis:

Var det en ekstrem hendelse uten presedens?

For å få et svar på det har flere lag av amerikanske geologer undersøkt borekjerner av sediment trukket opp fra sjøer, myrer og havbunnen.

Kjernene inneholder tegn på ekstrem nedbør – ofte i form av lag med grovt materiale som sand og grus som skiller seg fra de finere lagene av leire og plantedeler som utgjør resten av kjernene.

Konklusjonen er klar: Hendelser i stil med det 43 dager lange skybruddet kommer om lag en gang per 200 år. Med andre ord kan den neste syndfloden ramme når som helst.

Studier i Santa Barbara-bassenget tyder faktisk på at nedbøren kan bli enda verre enn for 160 år siden.

Gruslaget fra en hendelse fra om lag år 1605 er nemlig vesentlig tykkere enn noe annet lag i borekjernene, noe som viser at det var snakk om en mye større oversvømmelse.

Nye syndfloder er på vei

Med sin nye forståelse av en massiv og hittil ukjent trussel mot den amerikanske vestkysten gikk forskerne i gang med å regne på skadene ved en gjentakelse – prosjektet ARkStorm.

Først modellerte de nedbøren ved en fiktiv atmosfærisk elv med en varighet på 23 dager. Det anser forskerne som en hendelse som med stor sannsynlighet skjer minst en gang hvert århundre.

Deretter beregnet de hvor og hvordan oversvømmelsene ville bre seg i California, og resultatene var illevarslende.

Den blå fargen angir hvor mange liter vann det er snakk om, og de mørkeste områdene inneholder opp mod 70 liter vand per kvadratmeter.

Modellene viser at de fleste lavereliggende områdene i California ender med å stå under vann, inkludert teknologisenteret Silicon Valley.

Minst 1,5 millioner mennesker må evakueres, og de samlede skadene og utgiftene vil bli på over 700 milliarder dollar. Selv om beregninger ikke kan si noe sikkert om antallet dødsofre, anslår forskerne at det blir flere tusen.

Forskere undersøker årsaken

En studie fra 2018, gjennomført av franske og amerikanske forskere, viser at effektene fra det voldsomme regnværet i 1861–62 ikke var begrenset til de omfattende oversvømmelsene som ARkStorm-prosjektet har regnet på.

Langs kysten brøt havet gjennom mange steder. Områdene bak sanddynene havnet under vann og det ble avleiret opptil en halv meter sand.

Den gangen, for 160 år siden, var området ubebodd, men i dag er det tettbebygd. Dermed kan det blir skader til mange milliarder dollar her også.

Siden atmosfæriske elver ble oppdaget, har forskerne arbeidet intenst for å forstå hva som utløser dem – og kanskje enda viktigere: hva som skiller de korte, som varer et eller to døgn, som ofte er gunstige og leverer viktig regn til landbruk og drikkevann, fra de ukelange og katastrofale.

Forskerne har hentet data fra satellitter og værradarer og fra observasjonsfly som er fløyet opp i de atmosfæriske elvene for blant annet å foreta målinger av vanninnhold, temperatur og lufttrykk.

Nå kan forskerne advare i tide

De store datamengdene har blant annet gitt muligheter for å regne på atmosfæriske elver i en langt varmere framtid. Det var akkurat det et team av forskere gjorde ved hjelp fra en avansert klimamodell i 2018.

Resultatene viser at atmosfæriske elver blir 10 prosent sjeldnere fram mot år 2100, men at luftstrømmene som bærer dem fram mot land, til gjengjeld blir både lenger og bredere og inneholder opptil 50 prosent mer vanndamp.

California får dermed det verste fra begge verdener: færre av de gunstige regnskyllene, men flere av de lange.

Heldigvis kom et stort framskritt i 2018, da forskere ved Colorado State University gjennomgikk værdata fra 37 år og oppdaget sammenhengen mellom to meteorologiske fenomener:

Når Madden-Julian-variasjonen, som er klynger av tordenbyger som over 30 til 60 dager beveger rundt kloden mot øst, slås sammen med kvasibiennal-variasjonen, som er en endring fra vest til øst og tilbake igjen i den overordnede vindretningen i stratosfæren, kan de spå de atmosfæriske elvene hele to til fem uker før de går i land.

Det nye verktøyet kan altså gi myndighetene i California og de andre stedene der vannstanden i de atmosfæriske elvene stiger, en avgjørende advarsel.

De kan forberede beredskapen og ikke minst evakuere befolkningen, slik at katastrofen ikke blir like voldsom som den som traff kysten i 1861.