Toplinski valovi – zašto su sve češći, dulji i intenzivniji?

Pitanje je koliko su toplinski valovi danas učestaliji nego nekada.

Analize za Europu pokazuju nekoliko vrlo jasnih trendova:

• broj toplinskih valova povećao se dva do tri puta u odnosu na razdoblje sredinom 20. stoljeća;
• broj dana obuhvaćenih toplinskim valovima povećao se dva do pet puta, ovisno o zemljopisnom i klimatskom položaju promatranog područja;
• prosječno trajanje pojedinog toplinskog vala produljilo se za jedan do četiri dana;
• zbog klimatskih promjena porastao je i njihov intenzitet – najviše dnevne temperature tijekom toplinskih valova više su za 1 do 3 °C;
• proširila su se i područja na kojima se bilježi njihov utjecaj.

Hrvatski klimatološki podaci pokazuju isti trend. U posljednjih 30 do 40 godina značajno raste:

• broj vrućih dana (Tmax ≥ 30 °C);
• broj vrlo vrućih dana (Tmax ≥ 35 °C);
• broj toplih ili tropskih noći (Tmin > 20 °C);
• trajanje razdoblja bez značajnijeg osvježenja, odnosno duljina intervala bez prodora hladnijeg zraka.

Zašto nastaju toplinski valovi?

Toplinski val rezultat je sinoptičke situacije koja omogućuje dugotrajno zagrijavanje zraka.

Dugotrajna anticiklona

Najčešći uzrok je postojana anticiklona koja može potrajati od nekoliko dana do nekoliko tjedana. Karakteriziraju je:

• vedro nebo;
• spuštanje zraka (subsidentno strujanje), pri čemu se zrak zagrijava adijabatskom kompresijom;
• gotovo potpuni izostanak oborina;
• visok atmosferski tlak, mirno vrijeme i slab vjetar, pa nema učinkovitog prijenosa topline.

Omega blokada

Jedan od najčešćih sinoptičkih obrazaca posljednjih godina jest tzv. omega blokada. U takvoj situaciji snažna anticiklona ostaje "zarobljena" između dviju ciklona, dok je mlazna struja zaobilazi u obliku grčkog slova Ω (omega).

U srednjoj troposferi razvija se snažan greben visokog tlaka između dvaju ciklonalnih sustava, zbog čega vremenska situacija postaje gotovo stacionarna. Posljedica su dugotrajni toplinski valovi.

Dotok toplog zraka iz Afrike

Uz izraženo jugozapadno strujanje, najčešće povezano sa stacionarnom ciklonom nad istočnim Atlantikom, velike količine vrlo toplog saharskog zraka prelaze preko Sredozemnog mora i dolaze nad naše krajeve.

Takvu zračnu masu karakteriziraju:

• vrlo topao saharski zrak;
• suh zrak u višim slojevima atmosfere (na visini od približno 1500 do 2000 metara, odnosno na razini 850 hPa, gdje temperature dosežu 20 do 25 °C);
• povremeni prijenos velikih količina saharskog pijeska.

Zašto toplinski valovi sami sebe pojačavaju?

Jedna od posljedica dugotrajnih toplinskih valova jest isušivanje tla te pojačana evapotranspiracija biljaka.

U početnoj fazi toplinskog vala znatan dio Sunčeve energije troši se na isparavanje vode iz tla i biljaka. Međutim, kako se tlo postupno isušuje, sve manje energije odlazi na isparavanje, a sve više na izravno zagrijavanje tla, vegetacije i zraka.

Umjesto latentne topline, Sunčeva energija pretvara se u osjetnu toplinu, pa temperatura zraka dodatno raste. Riječ je o pozitivnoj povratnoj sprezi koja dodatno pojačava toplinski val.

Utjecaj globalnog zagrijavanja

Prema brojnim istraživanjima, glavni dugoročni uzrok zagrijavanja atmosfere jest porast koncentracije stakleničkih plinova.

Globalna temperatura danas je približno 1,5 do 1,8 °C viša nego u predindustrijskom razdoblju.

To znači da se svaki današnji toplinski val razvija u atmosferi koja je već toplija nego prije 50 ili 100 godina. Meteorološki i fizikalni mehanizmi nastanka toplinskih valova nisu se promijenili, ali je početna temperatura atmosfere viša, zbog čega su i temperaturni ekstremi izraženiji.

Zašto toplinski valovi traju dulje?

Razlog leži u promjenama opće cirkulacije atmosfere.

Atmosfera ne kruži oko Zemlje pravilnim kružnim putem, već valovitom putanjom koju određuju Rossbyjevi valovi. Oni su povezani s mlaznom strujom, koja neprekidno teče od zapada prema istoku, pritom skrećući prema sjeveru i jugu.

Zbog globalnog zagrijavanja Rossbyjevi valovi sve snažnije meandriraju i sporije se pomiču. Posljedica su češće blokirajuće anticiklone i sporopokretne ciklone, pa se isti vremenski uvjeti nad pojedinim područjem mogu zadržavati danima ili čak tjednima.

Dodatni čimbenik predstavlja zagrijavanje mora, osobito Sredozemnog, koje tijekom noći održava visoke temperature zraka i smanjuje mogućnost noćnog hlađenja.

Toplija atmosfera može sadržavati i više vodene pare. Prema Clausius–Clapeyronovoj relaciji, porast temperature zraka za 1 °C omogućuje atmosferi da zadrži približno 7 % više vodene pare. Time se dodatno pojačava efekt staklenika i smanjuje noćno hlađenje.

Zbog toga se u Hrvatskoj posljednjih desetljeća posebno povećava broj tropskih noći, koje predstavljaju značajan zdravstveni rizik.

Posljedice toplinskih valova

Zdravlje ljudi

Najizraženije posljedice su:

• toplinski stres;
• dehidracija;
• toplinski udar;
• povećana smrtnost starijih i kroničnih bolesnika;
• pogoršanje srčanih i plućnih bolesti.

Poljoprivreda

Posljedice uključuju:

• ubrzano sazrijevanje usjeva;
• smanjenje prinosa zbog povećane evapotranspiracije;
• toplinski stres kod stoke;
• povećanu potrebu za navodnjavanjem.

Šumski požari

Isušivanje tla i vegetacije znatno povećava opasnost od požara.

Tijekom toplinskih valova bilježi se sve veći broj velikih šumskih požara, koji se posljednjih godina sve češće javljaju i na sjevernijim područjima Europe.

Visoke temperature, niska relativna vlaga zraka, suho raslinje, povremeno jak vjetar te grmljavinska nevremena bez značajnijih oborina stvaraju idealne uvjete za brzo širenje požara.

Energetika

Toplinski valovi povećavaju:

• potrošnju električne energije zbog klimatizacije;
• opterećenje elektroenergetske mreže;
• potrebe za hlađenjem podatkovnih centara i industrijskih postrojenja.

Suša

Toplinski valovi glavni su pokretač razvoja suše jer ih prate dugotrajna razdoblja bez oborine, pojačano isparavanje i sve veći manjak vlage u tlu.

Posljedica je povećan rizik od hidrološke suše, uz smanjenje riječnih protoka i raspoloživih zaliha vode.

Što možemo očekivati?

Klimatski modeli pokazuju da će se toplinski valovi nastaviti intenzivirati.

Za područje Mediterana, kojem pripada i Hrvatska, očekuje se:

• raniji početak sezone toplinskih valova, već tijekom svibnja ili lipnja;
• kasniji završetak, često tek u rujnu ili listopadu;
• više uzastopnih toplinskih valova tijekom istog ljeta;
• znatno veći broj dana s temperaturama iznad 35 °C;
• sve češće pojave ekstremnih temperatura viših od 40 °C.

Zaključak

Iz meteorološke i sinoptičke perspektive toplinski valovi nisu nova pojava. Blokirajuće anticiklone, dotok saharskog zraka i dugotrajno vedro vrijeme postojali su oduvijek.

Ono što se promijenilo jest termodinamičko stanje atmosfere. Zbog globalnog zagrijavanja osnovna temperatura zraka danas je viša nego prije nekoliko desetljeća, atmosfera sadrži više vodene pare, a tlo se tijekom ljeta znatno brže isušuje.

Posljedica je da isti sinoptički obrazac danas proizvodi više temperature, dulje trajanje toplinskih valova i znatno ozbiljnije posljedice za zdravlje ljudi, gospodarstvo, poljoprivredu i prirodne ekosustave.