Waar natuurlijke klimaatpatronen hete plekken creëren met een snelle zeespiegelstijging
Zonnige dag vloedoverlast overstromingen in het centrum van Miami Florida. Het ochtendhoogwater op 17 oktober 2016.
Foto: Wikimedia

Voor Amerikanen die langs de oostkust en de Golf van Mexico wonen, is het einde van de 2017 Atlantisch orkaanseizoen op 30 november was een verademing. Dit jaar registreerden voorspellers 17 stormen met een naam, waarvan er 10 orkanen werden. Zes waren grote orkanen (categorie 3 of sterker), en drie kwamen aan land: Harvey in Texas, Irma in het Caribisch gebied en Florida, en Maria in het Caribisch gebied en Puerto Rico. Het was het duurste seizoen ooit, toebrengend meer dan US $ 200 miljard aan schade.

Veel wetenschappers hebben bewijs gevonden dat klimaatverandering de gevolgen van orkanen versterkt. Bijvoorbeeld meerdere studies zojuist gepubliceerd in december 2017 concluderen dat door de mens veroorzaakte klimaatverandering de regenval tijdens de orkaan Harvey intenser heeft gemaakt. Maar klimaatverandering is niet de enige factor die orkanen schadelijker maakt.

In een studies we co-auteur met onze collega Jon Martintoonden we aan dat twee convergerende natuurlijke klimaatprocessen een "hot spot" creëerden van Cape Hatteras, North Carolina tot Miami, waar de zeespiegel zes keer sneller steeg dan het wereldgemiddelde tussen 2011 en 2015. We toonden ook aan dat dergelijke hotspots zich in de afgelopen eeuw op andere punten langs de oostkust hebben voorgedaan. Nu zien we aanwijzingen dat er zich een ontwikkelt in Texas en Louisiana, waar het waarschijnlijk de overstromingen tijdens Harvey heeft versterkt - en toekomstige kuststormen schadelijker zou kunnen maken.

jaarlijkse overstromingenBijna elke gemeten locatie heeft sinds de jaren vijftig te maken gehad met een toename van kustoverstromingen. Het tempo versnelt op veel locaties langs de oostkust en de Golfkust. USEPA


innerlijk abonneren grafisch


Een zoutgehaltepuzzel oplossen

Ons werk begon toen Jon Martin een van ons (Arnoldo) zoutgehaltegegevens liet zien van water dat gevangen zat tussen sedimenten op de bodem van de Indian River Lagoon in het oosten van centraal Florida. Hier poelen grondwater zonder zoutgehalte langs de kust achter verschillende barrière-eilanden. Jon en zijn onderzoeksteam analyseerden veranderingen in de waterchemie en ontdekten dat het zoutgehalte de afgelopen tien jaar dramatisch was toegenomen. Dit suggereerde dat zout water snel de lagune binnendrong.

Dit proces wordt meestal aangedreven door zeespiegelstijging of mensen die zoet water uit de grond pompen, of een combinatie van beide. Arnoldo overlegde online gegevens van de National Oceanic and Atmospheric Administration, en ontdekte dat de zeespiegelstijging tussen 2011 en 2015 snel was versneld bij de nabijgelegen Trident Pier. Terwijl de zeespiegel wereldwijd met een gemiddeld tempo van ongeveer 1 voet per eeuw steeg, had deze site een stijging van ongeveer 5 inch in slechts vijf jaar.

Toen Arnoldo deze bevinding deelde met Andrea, een internationale expert op het gebied van zeespiegelstijging in het verleden, was ze gevloerd. Deze percentages waren tien keer hoger dan de langetermijnpercentages van zeespiegelstijging langs de kustlijn van Florida. Nader onderzoek wees uit dat alle getijmeters ten zuiden van Kaap Hatteras in dezelfde periode een vergelijkbare stijging lieten zien. Dit deed twee vragen rijzen: waren er eerder vergelijkbare snelheden van snelle zeespiegelstijging waargenomen in het zuidoosten van de Verenigde Staten? En wat veroorzaakte deze tijdelijke versnelling?

Convergerende klimaatpatronen

Vorig werk langs de Atlantische kust had het gebied ten noorden van Kaap Hatteras geïdentificeerd als kwetsbaar voor versnelde zeespiegelstijging, vooral in de context van klimaatverandering. Verwacht wordt dat de opwarming van de planeet de Golfstroom zal verzwakken, een krachtige stroming in de Atlantische Oceaan die water wegtrekt van de oostkust en het naar het noorden voert. Door de golfstroom te vertragen, blijft er meer water langs de kustlijn staan, waardoor de zeespiegel stijgt.

Maar dit mechanisme kon een sprong van deze omvang in de zeespiegel ten zuiden van de Kaap niet verklaren. Nog een eerdere studie bood een extra aanwijzing. Het stelde voor dat de Noord-Atlantische Oscillatie (NAO), een schommelpatroon in de luchtdruk boven verschillende regio's van de Noord-Atlantische Oceaan, zou de verschuiving in de positie van kortetermijnvariaties in zeespiegelstijging kunnen verklaren.

Verschuivingen in de NAO veranderen de positie van de straalstroom, windpatronen en stormsporen, die allemaal van invloed zijn op de verdeling van water in het Noord-Atlantische bekken. Uiteindelijk bepalen de cumulatieve effecten van NAO op de oceaan of het water zich ten noorden of ten zuiden van Kaap Hatteras zal ophopen. Zo stapelde het water zich bij voorkeur op ten noorden van Kaap Hatteras in de periode 2009-2010, en in het zuiden van 2011 tot 2015.

Noord-Atlantische Oscillatie (NAO)
Wanneer de NAO zich in de positieve fase bevindt (links), is het contrast tussen hogedruk boven de Azoren en lagedruk in het uiterste noorden van de Atlantische Oceaan sterker dan normaal, wat leidt tot milde stormen boven Noord-Europa en opdrogen boven de Middellandse Zee. Maar wanneer het contrast lager is dan normaal, gaat de NAO de negatieve fase in (rechts), wat leidt tot koud, droog weer in Noord-Europa en natte omstandigheden in het zuiden.
UCAR, CC BY-SA

Dit NAO-gerelateerde mechanisme verklaarde waar versnellingen op zeeniveau zouden kunnen optreden langs de Atlantische kust, maar leek hun timing niet te verklaren. We vulden de lege plekken in door getijdenmetergegevens over de afgelopen eeuw langs de hele Amerikaanse Atlantische kust te onderzoeken. Dit overzicht toonde aan dat de timing van versnellingen van de zeespiegel op korte termijn, die één tot meerdere jaren duurden, gecorreleerd was met het geaccumuleerde signaal van een ander terugkerend klimaatpatroon: El Niño Southern Oscillation, of ENSO, wat het resultaat is van een oscillatie van atmosferische druk in het bekken van de tropische Stille Oceaan.

Hoewel ENSO voorkomt in de Stille Oceaan, zijn de effecten ervan verspreid over Noord-Amerika, veranderende luchttemperaturen en windregimes in het oosten van de Verenigde Staten. Deze veranderingen in windverdelingen kunnen het watertransport in de Noord-Atlantische Oceaan beïnvloeden, waardoor het zich soms kan ophopen langs de oostkust van de VS. Andere wetenschappers hebben getoond dat dit transport uiteindelijk de timing bepaalt van kortetermijnversnellingen in de zeespiegelstijging langs de Amerikaanse Atlantische kust.

Samenvattend hebben we vastgesteld dat versnellingen van de zeespiegelstijging op korte termijn herhaaldelijk hebben plaatsgevonden in de afgelopen eeuw, soms ten zuiden van Kaap Hatteras en soms geconcentreerd ten noorden van de Kaap. Deze hotspots kunnen in vijf jaar tijd meer dan 4 inch bedragen en kunnen overal langs de Amerikaanse Atlantische kust voorkomen. Ze vormen zich wanneer de geaccumuleerde signalen van ENSO en de NAO samenkomen, waardoor zeewater naar de kustlijn wordt verplaatst.

Een wildcard voor kustoverstromingen

Ons onderzoek heeft serieuze implicaties voor kustplanners. Door de opwarming van de aarde stijgt de zeespiegel langs de hele Atlantische kust, en gemeenschappen moeten zich daarop voorbereiden. Bovendien laten onze bevindingen zien dat de zeespiegel in een periode van vijf jaar met meer dan 4 inch rond dit niveau kan stijgen en dalen, als gevolg van variabiliteit in oceaan-atmosfeer-interacties in de bekkens van de Stille en Atlantische Oceaan. Deze variabiliteit kan optreden in de loop van vijf tot tien jaar.

Deze hotspots versterken de ernst van kustoverstromingen al voorkomen tegen stormen en grote getijden. Inwoners tussen Charleston, South Carolina en Jacksonville, Florida - een stuk waar de zeespiegel nu minstens 4 inch (10 centimeter) hoger is dan in 2010 - hebben dit op de harde manier ontdekt.

Inwoners van Miami Beach hebben te maken met een dramatische toename van overstromingen als gevolg van de stijging van de zeespiegel.

{youtube}https://youtu.be/Ne41XSZKTuA{/youtube}

Nu kijken we naar gegevens uit de Golf van Mexico, waar getijdenstations ook waterstanden laten zien die doorgaans hoger zijn dan voorspeld. De toename langs de Golfkust van Florida is over zijn hoogtepunt heen, maar Texas en Louisiana zien nog steeds een versnelling van de zeespiegelstijging. Versnellingen van de zeespiegelstijging zijn moeilijk te voorspellen en het is onduidelijk of ze in de loop van de tijd ernstiger zullen worden. Maar ze maken het nog urgenter voor kustgemeenschappen om de stijging van de zeespiegel vandaag serieus te nemen.

Over de Auteurs

Arnoldo Valle-Levinson, hoogleraar civiele techniek en kusttechniek, Universiteit van Florida en Andrea Dutton, universitair docent geologie, Universiteit van Florida

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Boek van Arnoldo Valle-Levinson

at Related Books:

at