«Тысячелетние» ливни в США случаются значительно чаще

В июле 2022 года мощные грозы обрушились на центральные штаты США, вызвав ливневые дожди и исторические наводнения. Наиболее сильные осадки выпали 26 июля в районе мегаполиса Сент-Луис, а затем 28 июля переместились на восток Кентукки. В обеих областях шторм установил абсолютные рекорды по количеству осадков за 24 часа.

Метеостанция в международном аэропорту Сент-Луис Ламберт зафиксировала 26 июля 219 мм осадков, большая часть которых выпала всего за несколько часов. Это историческое событие привело к гибели двух человек и нанесло ущерб на сумму более 1 миллиарда долларов, став самым дорогостоящим наводнением в США в 2022 году.

Однако исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе ставят под сомнение первоначальную оценку этого события как «происходящего раз в 1000 лет». Бронуэн Конеки, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах, вспоминает, что все жители Сент-Луиса помнят тот шторм из-за затопленных подвалов или еще худших последствий, и что метеорологи в новостях называли это наводнение «тысячелетним».

Новое исследование лаборатории Конеки показывает, что это, вероятно, не так, и что шторм такой силы скорее соответствует событию, происходящему раз в 500 лет. Конеки утверждает, что как в Сент-Луисе, так и в восточном Кентукки, штормы той недели и количество выпавших осадков на самом деле были не такими исключительными, как считалось в то время. Она добавляет, что штормы подобной силы будут случаться все чаще в будущем.

Глобальное потепление увеличивает частоту экстремальных осадков, включая те, что называют штормами или наводнениями «раз в 1000 лет» – событиями, вероятность которых составляет 0,1% в любой год. Эти оценки важны для проектирования инфраструктуры по всей стране, однако они страдают от неопределенности, что мешает правильно оценить масштаб конкретного шторма.

Александр Томпсон, ведущий автор нового исследования, поясняет, насколько велика эта неопределенность при маркировке события как «тысячелетнего». Он ссылается на оценки частоты осадков Национального управления океанических и атмосферных исследований NOAA и говорит, что для Сент-Луиса ожидаемый диапазон суточных осадков для такого события имел погрешность в 7 дюймов (около 178 мм). Это означает, что любое количество осадков от примерно 190 мм до 380 мм могло квалифицироваться как «тысячелетнее», что представляет собой невероятно широкий диапазон.

Томпсон объясняет, что такой разброс частично является результатом относительной нехватки данных с метеостанций. Данные с современных дождемеров охватывают в лучшем случае около ста лет. В некоторых географических районах метеостанции расположены далеко друг от друга, а в других исторических записях могут быть пробелы за годы, когда измерения не проводились. Томпсон отмечает, что хотя статистика позволяет называть событие «тысячелетним», не имея данных за 1000 лет, одна из главных причин большой неопределенности заключается в том, что такие оценки делаются на основе данных наблюдений всего за несколько десятилетий.

Томпсон и Конеки, будучи палеоклиматологами, привыкли использовать другие источники информации о климате прошлого, существовавшие до того, как люди начали проводить измерения. Эти «климатические прокси», такие как годичные кольца деревьев, кораллы, ледники, озерные и океанские отложения, позволяют ученым реконструировать прошлые условия и расширить наше понимание климата на сотни и миллионы лет назад. Эти данные, в свою очередь, помогают проверять точность климатических моделей, прогнозирующих как прошлые, так и будущие изменения климата.

В своем исследовании Томпсон и Конеки разработали новый метод, объединяющий реальные исторические наблюдения – измерения с десятков местных метеостанций, собранные в системе Applied Climate Information System NOAA – с результатами моделирования Last Millennium Ensemble. Этот ансамбль симуляций выполнен с использованием хорошо зарекомендовавшей себя модели Community Earth System Model и охватывает период с 850 по 2100 год.

Конеки поясняет, что конец XX и начало XXI века представляют собой уникальный период, когда данные метеостанций пересекаются с результатами климатического моделирования. Исследователи использовали этот период совпадения, чтобы разработать смешанный набор данных, который отражает реальность данных станций, но обладает долгосрочной статистикой климатических моделей.

Используя этот новый смешанный набор данных для анализа рекордных осадков июля 2022 года, исследователи из Вашингтонского университета обнаружили, что период повторяемости для 24-часовых осадков шторма составляет около 530 лет (с 90% доверительным интервалом от 370 до 700 лет) для региона Большого Сент-Луиса и около 280 лет (с 90% доверительным интервалом от 115 до 340 лет) для восточного Кентукки. Это значительно короче периода в 1000 лет, о котором сообщалось в СМИ.

Томпсон, ныне научный сотрудник Кооперативного института исследований в области наук об окружающей среде Университета Колорадо, тесно сотрудничающий с NOAA в оценке экстремальных осадков, утверждает, что их подход дает более точную оценку частоты этого события. Он также демонстрирует, что количество осадков, подобное выпавшему в июле 2022 года, в будущем будет встречаться в два-четыре раза чаще по сравнению с предыдущим тысячелетием.

Помимо катастрофических человеческих жертв, учащение экстремальных осадков наносит экономический ущерб из-за растущих затрат на ликвидацию последствий наводнений. Планы адаптации критически важной инфраструктуры, такой как ливневые системы, основываются на измерениях частоты осадков и наводнений. Прогнозируется, что к концу этого столетия расходы на эти планы будут исчисляться сотнями миллионов долларов ежегодно. Исследователи подчеркивают, что, учитывая разрушительную силу экстремальных ливней, крайне важно правильно оценивать их исторический контекст, чтобы лучше понять, насколько частыми такие штормы могут стать в будущем.

Результаты этого исследования могут быть использованы для лучшей подготовки общества и инфраструктуры к настоящим и будущим рискам, связанным с экстремальными осадками. Другие научные группы продолжают разрабатывать более совершенные модели для прогнозирования времени и места возникновения экстремальных ливней. Томпсон отмечает, что наблюдается взрыв исследований в области новых и улучшенных способов проведения таких оценок. Конеки заключает, что экстремальные штормы и наводнения никуда не денутся, и Сент-Луису необходимо быть готовым.