قرن حاضر به‌سرعت در حال تبدیل شدن به دوران طوفان‌های تگرگ شدید است. طبق شواهدی که از چند هزار سال گذشته جمع‌آوری شده است، طوفان‌های تگرگ در سراسر جهان همراه با گرم‌تر شدن اقلیم افزایش یافته‌اند. یک تیم پژوهشی با بررسی ۲۸۹۰ سال داده درباره خسارت‌های محلی، روند افزایشی قابل توجهی را پس از سال ۱۸۵۰ مشاهده کرده است.
این پروژه با محوریت چین انجام شده است؛ جایی که پژوهشگران مجموعه‌ای گسترده از مشاهدات ملی را گردآوری کرده‌اند. این نگاه طولانی‌مدت کمک می‌کند توضیح دهیم چرا جوامع در سال‌های اخیر بیشتر غافلگیر طوفان‌های تگرگ شدید شده‌اند.
آنچه قرن‌ها درباره تگرگ می‌گویند
این تحقیق به سرپرستی «چینگ‌هونگ ژانگ»، اقلیم‌شناس دانشگاه پکن انجام شده است؛ کسی که تمرکز پژوهش‌های او بر طوفان‌های همرفتی شدید و تغییرات اقلیمی بلندمدت قرار دارد.
در این مطالعه، ترکیبی از منابع تاریخی، داده‌های ایستگاه‌های مدرن، و مدل‌های یادگیری ماشین برای بازسازی تعداد روزهای تگرگ در استان‌های مختلف به کار گرفته شد. شمار این روزها پیش از سال ۱۸۵۰ ثابت بود، اما پس از آغاز افزایش دمای سطح زمین به‌طور چشمگیری بالا رفت.
بین دهه‌های ۱۷۰۰ تا ۱۹۴۰، تعداد روزهای ثبت‌شده خسارت تگرگ از حدود ۱۰ روز در سال به نزدیک ۶۰ روز رسید. پس از حذف اثرات رشد جمعیت، میانگین افزایش حدود ۳.۹ روز در هر دهه برآورد شد.
این تیم همچنین توانست تغییرات تکرارشونده طولانی‌مدت را که هر ۸۰ تا ۱۰۰ سال رخ می‌دهند شناسایی کند. علاوه بر آن، یک الگوی چنددهه‌ای کوتاه‌تر در دوره مدرن واضح‌تر دیده شد.
چگونه گرمایش زمین طوفان تگرگ را تغذیه می‌کند
هوای گرم‌تر رطوبت بیشتری نگه می‌دارد و بی‌ثباتی جوی را افزایش می‌دهد؛ دو عاملی که ساختار طوفان‌ها را تقویت می‌کنند. دانشمندان برای سنجش این بی‌ثباتی، «انرژی پتانسیل همرفت» را اندازه‌گیری می‌کنند که نشان‌دهنده انرژی در دسترس برای تقویت صعود هوا در طوفان است.
در چین، روند افزایش طوفان‌های تگرگ با افزایش دمای جهانی در دوران مدرن هم‌راستا است. این الگو با مجموعه داده‌های مستقل که نشان‌دهنده افزایش شدید دمای سطح زمین از اواخر قرن نوزدهم هستند نیز مطابقت دارد.
پژوهشگران از روش «تفکیک تجربی مدهای کامل با نویز تطبیقی» استفاده کردند؛ ابزاری برای جدا کردن سیگنال‌های درهم‌تنیده. این روش توانست روند بلندمدت گرمایش را از نوسانات کندتر اقلیمی که تگرگ را تحت تأثیر قرار می‌دهند جدا کند.
نتیجه آن بود که روند بلندمدت افزایش روزهای تگرگ با روند افزایش دمای جهانی پس از سال ۱۸۰۰ همبستگی بالایی دارد. با این حال نوسانات کوتاه‌تر باقی ماندند و تیم پژوهشی برای بررسی بیشتر به سراغ اقیانوس‌ها رفت.
الگوی اقیانوسی که شرایط را تعیین می‌کند
«نوسان دهه‌ای آرام اقیانوس آرام» یا PDO الگوی تغییرات دمایی و جریانات باد در اقیانوس آرام است که هر چند دهه تغییر فاز می‌دهد و می‌تواند رطوبت منطقه را تحت تأثیر قرار دهد.
طبق تعریف NOAA، PDO شبیه الگوی ال‌نینو است و می‌تواند آب‌وهوای شمال اقیانوس آرام و مناطق اطراف آن را تغییر دهد.
پیش از سال ۱۸۵۰، روند روزهای تگرگ و PDO در مقیاس‌های چندقرنی در جهت مخالف یکدیگر حرکت می‌کردند. اما در دوران اخیر، نوسانات PDO بیشتر با تغییرات روزهای تگرگ هم‌راستا شده‌اند؛ احتمالا به این دلیل که گرمایش عمومی زمین انتقال رطوبت را تغییر داده است.
در فاز مثبت PDO و در شرایط اقلیمی گرم‌تر، جریان‌های جنوبی می‌توانند رطوبت بیشتری را به شرق چین منتقل کنند. رطوبت بیشتر همراه با هوای ناپایدار، احتمال تشکیل تگرگ بزرگ را افزایش می‌دهد.
اختلاف الگوهای همبستگی در بازه‌های زمانی مختلف نشان‌دهنده نقش متغیر گردش جو است؛ نه صرفاً یک عامل واحد. این نکته اهمیت داشتن رکوردهای طولانی‌مدت را نشان می‌دهد.
چشم‌انداز تا سال ۲۱۰۰
تیم پژوهشی یک شبکه عصبی کانولوشنی (CNN) را که برای تشخیص الگوها در داده‌ها استفاده می‌شود، روی رکورد بلندمدت آموزش داد تا تعداد روزهای تگرگ در آینده را پیش‌بینی کند.
این مدل با داده‌های پیش از ۱۹۵۰ آموزش دید و سپس روند ۱۹۵۰ تا ۲۰۹۹ را در سناریوهای مختلف گرمایش پیش‌بینی کرد.
CNN نوسانات دوره‌های پایانی قرن بیستم را که با تغییر فاز PDO همراه بوده‌اند بازتولید کرد. سپس پیش‌بینی شد که تعداد روزهای تگرگ تا دهه ۲۰۶۰ همچنان افزایش یابد؛ زیرا گرمایش زمین و احتمالاً فاز مثبت PDO یکدیگر را تقویت می‌کنند.
در سناریوی بالاترین میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای، مدل حدود ۶۲۰ روز تگرگ در سال ۲۰۷۲ را برای استان‌های چین پیش‌بینی می‌کند؛ در حالی که این عدد در سال ۲۰۱۷ حدود ۳۰۰ روز بوده است. پس از دهه ۲۰۷۰، اگر فاز PDO تغییر کند، منحنی به سمت کاهش می‌رود.
زمانی که پژوهشگران PDO را در حالت مثبت دائمی در یک آزمایش حساسیت قرار دادند، کاهش اواخر قرن از بین رفت. حتی با وجود این کاهش احتمالی، تعداد روزهای تگرگ همچنان بالاتر از سطح قرن بیستم باقی می‌ماند.
چرا این موضوع برای جوامع مهم است؟
تگرگ می‌تواند به محصولات کشاورزی، سقف خانه‌ها، هواپیماها و دام‌ها آسیب بزند. جوامع کشاورزی و شرکت‌های بیمه با دقت این خطرات را زیر نظر دارند؛ زیرا خسارت می‌تواند در چند دقیقه رخ دهد.
افزایش تعداد روزهای تگرگ به این معنا نیست که هر طوفان شدید خواهد بود، اما افزایش تعداد فرصت‌ها معمولاً به معنی افزایش خسارت است. برنامه‌ریزان محلی می‌توانند از داده‌های بلندمدت برای مقاوم‌سازی زیرساخت‌ها و افزایش آمادگی استفاده کنند.
راهکارهای کاهش خسارت
- بیمه محصولات کشاورزی
- استفاده از پوشش‌های مقاوم در گلخانه‌ها
- هشدارهای هدفمند طوفان
- استفاده از مصالح مقاوم در ساختمان‌ها مانند سقف‌های ضد ضربه
با وجود این، نهادهای علمی هشدار می‌دهند که تشخیص روندهای جهانی تگرگ تا سال‌های اخیر دشوار بوده است.
طبق آخرین گزارش IPCC، اعتماد کمی به روندهای تاریخی طوفان‌های همرفتی شدید وجود دارد؛ به‌جز افزایش عمومی در نرخ بارش.
این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.
اگر این موضوع برای شما جذاب بود، دیدگاهتان را ثبت کنید یا این مطلب را با دوستان علاقه‌مند به تغییرات اقلیمی به اشتراک بگذارید.
