更多气旋可能正面撞上海岸
热带气旋的大部分破坏发生在登陆时,而风暴潮——被风暴推上岸的海水——是其中最致命的部分之一。有多少海水涌上岸取决于许多因素,其中包括一个简单的因素:风暴穿越海岸线的角度。正面撞上海岸的路径,把海水推上岸的效率远高于沿海岸行进的路径。
论文举了两个例子。飓风卡特里娜于2005年以接近直角的方式登陆,引发了1980年以来全球有记录的最高风暴潮,在密西西比州帕斯克里斯琴留下了8.5米的高水位痕迹;它造成了超过1000亿美元的损失和约2,000人死亡。飓风桑迪于2012年穿越新泽西海岸,其角度比有记录以来任何一次飓风都更接近垂直,在新泽西州和纽约州造成了创纪录的水位,淹没了曼哈顿下城和地铁,造成超过700亿美元的损失和200多人死亡。
然而,这类接近正面的登陆在全球或各区域是否正变得更加常见,此前并不清楚。
1980年以来的1,036次登陆
普林斯顿大学土木与环境工程系的Cong Gao和Ning Lin研究了五条主要的大陆海岸线:北印度洋、西北太平洋和东北太平洋、北大西洋以及澳大利亚地区。岛屿被排除在外,非洲易受气旋影响的海岸也被排除,因为它主要面向半封闭的莫桑比克海峡。
在国际IBTrACS风暴数据库中,他们找到了1980年至2024年间在这些海岸登陆的1,036个热带气旋。沿用此前的研究,当路径与海岸的夹角为60度或以上时,登陆被视为接近垂直。他们的衡量指标是接近垂直的登陆在所有登陆中所占的比例。
在45年间,这一比例每年上升0.05个百分点——增幅太小、噪声太大,不具有统计显著性。各区域之间结果不一:北大西洋和北印度洋略有上升,北太平洋的两部分都略有下降,均不显著。
数以百万计的合成风暴
真实的登陆太少,无法单独揭示长期趋势。因此团队使用了PepC-Global,这是普林斯顿大学的一个模型,能根据风、湿度和海洋热量等大尺度条件生成大量合理的气旋。它重现登陆角度的能力此前从未经过检验;这一次它通过了检验。在1980–2024年观测到的天气和海洋数据的驱动下,它的400次运行重现了观测到的登陆角度分布、登陆前6小时和12小时的接近角度,以及正面登陆较多地区的大致地理分布。
随后,团队用14个气候模式驱动该模型,每个模式运行100次,涵盖两种排放情景。
预估结果显示了什么
- 气候模式中的1980–2024年:出现微弱、不显著的增加,方向与观测一致,14个模式中有11个显示上升。作者将此解读为可能存在人为因素的贡献,但它在自然变率之上尚无法被检测出来。
- 高排放(SSP5-8.5),2015–2099年:全球接近正面登陆的比例显著上升。最明显的变化出现在北太平洋东部沿岸,那里16个分析点中有13个显示增加——其中包括全球80个点中仅有的两个在多重检验校正后仍保持显著的点。黄海—渤海沿岸(中国北方)和美国中大西洋沿岸预计也会增加,在风暴数量一定的情况下,类似桑迪的登陆将变得更有可能——作者指出,这种风险很容易被低估,因为那里的登陆较为少见。
- **中等排放(SSP2-4.5):**没有显著的全球趋势,但孟加拉湾显示出一致的局部增加。
这一上升并不能用风暴向已经常遭正面袭击的海岸段转移来解释。它主要来自每个地点角度的变化。
如何解读
作者明确表示,高排放情景如今被认为不太可能发生,与其说是预报,不如视为上限。这正是比较的意义所在:这一变化出现在高排放情景下,而不出现在中等路径下,因此沿海风险的这一部分取决于人类走哪条路。
这项研究没有解释角度为什么会变化——登陆角度是多种因素的最终产物:风暴在哪里形成、引导它们的风、它们如何增强和减弱,以及海岸的形状。研究还依赖于单一的建模框架,尚未把这种变化转化为风暴潮高度。作者呼吁用其他模型进行检验,包括高分辨率气候模式以及基于AI的天气和气候模型,并研究这一变化对极端风暴潮意味着什么。
