หิมะที่ตกหนักที่สุดในภาคตะวันออกเฉียงเหนือหลายแห่งในรอบกว่าศตวรรษของการเก็บบันทึกที่เชื่อถือได้เกิดขึ้นตั้งแต่ปี 1990 พายุหิมะขนาดใหญ่จะคืนดีกับสภาพอากาศที่ร้อนขึ้นของเราได้อย่างไร
ฉันเป็นนักวิทยาศาสตร์ชั้นบรรยากาศ มาดูกฎทางฟิสิกส์ที่สำคัญและทฤษฎีบางอย่างที่สามารถช่วยอธิบายการเปลี่ยนแปลงได้
อากาศอุ่นขึ้น ความชื้นมากขึ้น
ประการแรก อากาศที่อุ่นขึ้นสามารถกักเก็บความชื้นได้มากกว่าอากาศเย็น
คิดถึงบรรยากาศเหมือนฟองน้ำ อากาศมีไอน้ำเพิ่มขึ้นประมาณ 4% สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในแต่ละองศาฟาเรนไฮต์ (นั่นคือประมาณ 7% ต่อองศาเซลเซียส) กฎทางกายภาพที่อธิบายความสัมพันธ์นี้เรียก ว่าความสัมพันธ์ ของคลอสเซียส-แคลปิรอน
ความชื้นในบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยให้วัฏจักรของน้ำเข้มข้นขึ้น ภาคตะวันออกเฉียงเหนือและกลางมหาสมุทรแอตแลนติกมีอากาศชื้นขึ้น ไม่ใช่แค่ในฤดูหนาว แต่ในฤดูใบไม้ผลิ ฤดูร้อน และฤดูใบไม้ร่วงด้วย นอกจากปริมาณน้ำฝนรวมที่มากขึ้นตามฤดูกาลและปีแล้ว ความชื้นที่เพิ่มขึ้นยังกระตุ้นให้เกิดเหตุการณ์รุนแรง เช่น พายุเฮอริเคนที่รุนแรงขึ้นและฝนตก น้ำท่วม ภาคตะวันออกเฉียงเหนือมีปริมาณฝนเพิ่มขึ้นมากกว่า 50% ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งเป็นปริมาณที่เพิ่มขึ้นมากที่สุดเมื่อเทียบกับภูมิภาคใดๆ ของสหรัฐฯ
ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 ฤดูหนาวทั่วภาคตะวันออกเฉียงเหนือโดยทั่วไปมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 22 องศาฟาเรนไฮต์ ตอนนี้ 26 องศาเป็นอุณหภูมิ “ปกติ” ใหม่อย่างเป็นทางการซึ่งกำหนดเป็นค่าเฉลี่ยในช่วงปี 1991-2020 ฤดูหนาวไม่กี่ปีมานี้ยาวนานกว่า 30 ปี
ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เรามีสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นแต่มักจะต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภูมิภาคต่างๆ ของโลกที่เย็นพอสำหรับหิมะได้อุ่นขึ้นจนพายุสามารถกักเก็บและปล่อยความชื้นได้มากขึ้น แทนที่จะเป็นฝนตกหนัก ภูมิภาคนี้กลับมีหิมะตกหนัก
มหาสมุทรที่ร้อนขึ้นมีบทบาท
พายุหิมะครั้งประวัติศาสตร์ที่ฝังบอสตันใต้หิมะหนาเกือบ 2 ฟุตในเดือนมกราคม 2565 เกิดจากน้ำทะเลในมหาสมุทรแอตแลนติกตะวันตกที่ร้อนกว่าปกติ นั่นเป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบที่สอดคล้องกัน
มหาสมุทรดูดซับความร้อนเพิ่มเติมมากกว่า 90% ที่เกิดจากก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นจากกิจกรรมของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล มหาสมุทรในขณะนี้มีพลังงานความร้อนมากกว่านับตั้งแต่การวัดเริ่มขึ้นเมื่อหกทศวรรษที่แล้ว
นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาว่าภาวะโลกร้อนอาจทำให้สายพานลำเลียงของกระแสน้ำในมหาสมุทรไหลช้าลงหรือไม่ ภาพถ่ายดาวเทียมและการวัดมหาสมุทรแสดงให้เห็นว่าน้ำอุ่นได้“ ซ้อนทับกัน” ตามแนวชายฝั่งตะวันออก บ่งชี้ถึงการชะลอตัวของการไหลเวียนของมหาสมุทรแอตแลนติกพลิกคว่ำ.
ความชื้นที่ระเหยจากน้ำทะเลให้พลังงานมากสำหรับพายุหมุนเขตร้อนและละติจูดกลาง ซึ่งรู้จักกันโดยทั่วไปว่าพายุหมุนหรืออีสเตอร์
อาร์กติกมีอิทธิพลต่อรูปแบบหิมะเช่นกัน
ในขณะที่ระบบพายุโซนร้อนขับเคลื่อนด้วยน้ำอุ่นเป็นหลักหรืออีสเตอร์ได้รับพลังงานจากการไล่ระดับอุณหภูมิที่คมชัดที่ซึ่งมวลอากาศเย็นและอบอุ่นมาบรรจบกัน ความถี่ของการระบาดของอากาศเย็นเป็นอีกแง่มุมหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่อาจมีส่วนทำให้เหตุการณ์หิมะตกรุนแรงเพิ่มขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้
การวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้ชี้ให้เห็นว่าอาร์กติกที่ร้อนขึ้น รวมถึงการลดลงของน้ำแข็งในทะเลอาร์กติกและหิมะปกคลุม มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของกระแสน้ำวนขั้วโลก ซึ่งเป็นกลุ่มของลมตะวันตกที่รุนแรงซึ่งก่อตัวในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ระหว่างความสูงประมาณ 10 ถึง 30 ไมล์เหนืออาร์กติกทุกฤดูหนาว ลมโอบล้อมแอ่งน้ำขนาดใหญ่ที่มีอากาศเย็นจัด
เมื่ออาร์กติกค่อนข้างอบอุ่นกระแสน้ำวนขั้วโลกมีแนวโน้มที่จะอ่อนแอลงและยืดออกหรือ “เหยียด” ได้ง่ายขึ้น ทำให้อากาศเย็นจัดเคลื่อนตัวลงมาทางใต้ ตอนของการยืดตัวของโพลาร์วอร์เท็กซ์เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาบางครั้งนำไปสู่สภาพอากาศฤดูหนาวที่รุนแรงขึ้นในบางแห่ง
การขยายตัวของอาร์กติก ความร้อนที่เพิ่มขึ้นทางเหนือของเราอาจช่วยส่งอากาศเย็นไปยังชายฝั่งทะเลตะวันออกระหว่างการหยุดชะงักของกระแสน้ำวน ซึ่งอากาศเย็นสามารถโต้ตอบกับอากาศที่อุ่นกว่าและเต็มไปด้วยความชื้นจากตะวันตกที่อุ่นกว่าปกติ มหาสมุทรแอตแลนติก. เหตุการณ์โพลาร์วอร์เท็กซ์ยืดล่าสุดช่วยรวบรวมส่วนผสมสำคัญสำหรับพายุหิมะครั้งประวัติศาสตร์
มีอะไรข้างหน้า?
โครงการแบบจำลองภูมิอากาศโลกเพิ่มขึ้นในเหตุการณ์หิมะตกที่รุนแรงที่สุดทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ของซีกโลกเหนือกับภาวะโลกร้อนในอนาคต ในส่วนอื่นๆ ของโลก เช่น ยุโรปตะวันตกการทำให้วัฏจักรอุทกวิทยาเข้มข้นขึ้นจะหมายถึงฝนในฤดูหนาวมากกว่าหิมะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
สำหรับชายฝั่งตะวันออกของอเมริกาเหนือและเอเชียเหนือ คาดว่าอุณหภูมิในฤดูหนาวจะยังคงเย็นพอที่พายุจะพัดพาหิมะตกหนัก อย่างน้อยก็ตลอดช่วงกลางศตวรรษนี้ แบบจำลองภูมิอากาศบ่งชี้ว่าหิมะตกรุนแรงจะหายากขึ้น แต่ไม่จำเป็นต้องรุนแรงน้อยลงในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษ เมื่อมีพายุมากขึ้นทำให้เกิดฝนตก
พายุฤดูหนาวในภาคตะวันออกเฉียงเหนือที่มีผลกระทบสูงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นสัญญาณที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจากสภาพอากาศที่ร้อนขึ้น เป็นอีกหนึ่งความเสี่ยงที่สหรัฐฯ จะต้องเตรียมพร้อมรับมือ เนื่องจากเหตุการณ์สุดขั้วกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ