Nieuw onderzoek verbindt de toename van orkaangrootte met stijgingen in lokale oceaan temperaturen

Nieuwe studie onthult waarom orkanen in omvang verschillen

Een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Purdue University heeft ontdekt waarom sommige orkanen aanzienlijk groter worden dan andere en waarom deze groei snel plaatsvindt onder bepaalde oceaantoestanden. Het onderzoek toont voor het eerst aan dat orkanen veel sneller in omvang toenemen wanneer ze zich over lokaal warme wateren bewegen, waar de oceaanoppervlakte aanzienlijk warmer is dan de rest van de tropische oceanen.

Wanneer mensen het woord ‘orkaan’ horen, richten ze zich vaak op de categorie-indeling: van categorie 1 tot 5, gebaseerd op maximale windsnelheden. Maar niet alle orkanen met dezelfde windsnelheden zijn hetzelfde. Sommige zijn compacte stormen, terwijl andere de grootte van gehele staten kunnen beslaan. Grotere orkanen brengen veel grotere schade met zich mee, met bredere gebieden van sterke winden, zwaardere neerslag en gevaarlijkere stormvloeden.

Volgens Danyang Wang, postdoctoraal onderzoeker aan de afdeling Aard-, Atmosferische en Planetairwetenschappen (EAPS) van Purdue, kan deze ontdekking direct worden toegepast voor dagelijkse voorspellingen van orkaangrootte en -impact. “Het kan ook worden gebruikt om de grootte van orkanen beter te modelleren in langetermijnrisicomodellen die door de industrie worden gebruikt om eigendomsrisico’s te evalueren.”

De ontdekking, geleid door Wang met begeleiding van professor Dan Chavas van de EAPS-afdeling van Purdue, is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Wang ontwikkelde de onderliggende theorie, analyseerde historische gegevens en klimaatmodellen en schreef het manuscript. Chavas bood waardevolle feedback over hoe de theorie kan worden verbonden met echte stormen.

Ze werden vergezeld door Ben Schenkel, een onderzoekswetenschapper van het Cooperative Institute for Severe and High-Impact Weather Research and Operations aan de Universiteit van Oklahoma. Schenkel leverde een database van tropische cycloonformaties die in de analyse werd gebruikt en hielp om de resultaten te verduidelijken over meerdere datasets.

Voor dit onderzoek wisten wetenschappers dat sommige orkanen tijdens hun levensduur aanzienlijk in omvang toenamen, terwijl andere compact bleven. Maar de factoren achter dat verschil waren niet goed begrepen. Wang en Chavas toonden aan dat de snelle groei van stormen verband houdt met “hete plekken” in de oceaan. Dit zijn lokale gebieden waar het water aanzienlijk warmer is dan de omringende tropische wateren.

De resultaten suggereren ook een verrassend positief aspect van een opwarmende wereld. De studie vond dat de groeisnelheden van orkaangrootte niet veel veranderen met de wereldwijde gemiddelde opwarming, hoewel de wereldtemperaturen blijven stijgen.

Het orkaanseizoen van de Atlantische Oceaan in 2024 gaf een treffend voorbeeld van waarom de grootte van stormen belangrijk is. Orkaan Helene breidde zich snel uit voordat deze landinwaarts trok, en werd een van de grootste stormen in de Amerikaanse geschiedenis met een geschatte breedte van meer dan 400 mijl en veroorzaakte ongekende schade.

“Twee orkanen met dezelfde maximale windsnelheid kunnen twee heel verschillende formaten hebben,” zei Wang. “Denk aan een donut ter grootte van South Carolina en een andere ter grootte van Texas.”

Chavas vergeleek het proces met popcornkorrels in een pan. “De orkanen zien de tropische oceaan als popcorn die op een ongelijkmatige pan wordt verwarmd. De hitte overal verhogen kan ze iets sneller laten ‘poppen’, maar het is over de hete plekken waar de orkanen het snelst zullen ‘poppen’. “

Moderne satellieten bieden hoogwaardige, dagelijks geschatte metingen van de zeewatertemperaturen wereldwijd. Door deze nieuwe inzichten over hoe orkanen reageren op lokale oceaanhete plekken toe te passen, kunnen voorspellers beter inschatten hoe groot stormen zullen worden bij het landinwaarts trekken.

“Een grotere storm heeft een groter oppervlak van schadelijke winden, genereert een hogere stormvloei en over een groter gebied, en produceert meer neerslag—allemaal grotere risico’s voor de samenleving,” zei Wang. “Betere voorspellingen van de stormgrootte bij landinwaarts trekken vertalen zich naar betere voorspellingen van de gevaren die risico’s voor leven en eigendommen met zich meebrengen.”

Het Chavas-lab aan Purdue is gespecialiseerd in het begrijpen van extreem weer, van tropische cyclonen tot zware onweersbuien en tornado’s. Wang richt zich op de fysica van de structuur van orkanen, met name de grootte van de stormen.

Het team maakte gebruik van Purdue’s Rosen Center for Advanced Computing, wat hen in staat stelde om wereldwijde gegevens in detail te analyseren en patronen te ontdekken die anders onmogelijk te zien zouden zijn. Deze middelen hielpen ervoor te zorgen dat hun bevindingen over de groei van tropische cyclonen zowel nauwkeurig als uitgebreid zijn.

Daarnaast gebruikten ze de Cheyenne en Derecho supercomputers van het National Center for Atmospheric Research, enkele van de snelste ter wereld, om experimenten uit te voeren die simuleren hoe stormen zich gedragen in verschillende opwarmingsscenario’s. Deze krachtige combinatie van rekenkracht van Purdue en NCAR stelde de onderzoekers in staat om wat-als-vragen over ons klimaat te verkennen en inzichten te leveren die de voorspellingen en voorbereiding op toekomstige stormen kunnen verbeteren.

De bevindingen leggen de basis voor verbeteringen in zowel dagelijkse stormvoorspellingen als in langetermijnrisico-evaluaties die door industrieën zoals verzekering en infrastructuurplanning worden gebruikt. Het onderzoek benadrukt ook het belang van het integreren van theoretische wetenschap met hoge-resolutiegegevens en geavanceerde rekenkracht.