Überschwemmung der sonnigen Tagesflut in im Stadtzentrum gelegenem Miami Florida. Die Morgenflut am Oktober 17, 2016. Foto: Wikimedia

Für die Amerikaner, die entlang der Küste des Ostens und des Golfs von Mexiko leben, ist das Ende der 2017 Atlantische Hurrikansaison am Nov. 30 war eine Erleichterung. In diesem Jahr registrierten die Prognostiker 17-Stürme, von denen 10 zu Hurrikanen wurde. Sechs waren große Hurrikane (Kategorie 3 oder stärker) und drei landeten auf dem Festland: Harvey in Texas, Irma in der Karibik und Florida und Maria in der Karibik und Puerto Rico. Es war die teuerste Saison aller Zeiten mehr als US $ 200 Milliarden Schadenersatz.

Viele Wissenschaftler haben Beweise dafür gefunden, dass der Klimawandel die Auswirkungen von Hurrikanen verstärkt. Zum Beispiel mehrere Es wurden Studien gerade erst im Dezember veröffentlicht, schlussfolgern 2017, dass der vom Menschen verursachte Klimawandel den Niederschlag während des Hurrikans Harvey verstärkt hat. Aber der Klimawandel ist nicht der einzige Faktor, der Hurrikane schädlicher macht.

In einer Studie Wir sind Co-Autor mit unserem Kollegen Jon Martin, zeigten wir, dass zwei konvergierende natürliche Klimaprozesse einen "hot spot" von Kap Hatteras, North Carolina bis Miami bildeten, wo der Meeresspiegel sechsmal schneller stieg als der globale Durchschnitt zwischen 2011 und 2015. Wir haben auch gezeigt, dass solche Krisenherde an anderen Stellen entlang der Ostküste im letzten Jahrhundert aufgetreten sind. Jetzt sehen wir Hinweise darauf, dass man sich in Texas und Louisiana entwickelt, wo es wahrscheinlich die Überschwemmungen während Harvey verstärken würde - und könnte zukünftige Küstenstürme noch schädlicher machen.

Fast jeder gemessene Standort hat seit den 1950s eine Zunahme der Küstenfluten erfahren. Die Rate beschleunigt sich an vielen Orten entlang der Ost- und Golfküste. USEPA

Ein Salzlösungsrätsel lösen

Unsere Arbeit begann, als Jon Martin einen von uns (Arnoldo) Salinitätsdaten aus Wasser zeigte, das zwischen den Sedimenten am Boden der Indian River Lagune in Ostmittelflorida. Hier versickert Grundwasser ohne Salzgehalt entlang der Küste hinter mehreren Barriereinseln. Jon und sein Forscherteam analysierten Veränderungen in der Wasserchemie und fanden heraus, dass der Salzgehalt in den vergangenen zehn Jahren dramatisch zugenommen hatte. Dies deutet darauf hin, dass Salzwasser schnell in die Lagune eindrang.

Dieser Prozess wird typischerweise entweder durch den Anstieg des Meeresspiegels oder durch Menschen, die frisches Wasser aus dem Untergrund pumpen, oder eine Kombination aus beidem betrieben. Arnoldo konsultierte Online-Daten von der National Oceanic and Atmospheric Administration, und festgestellt, dass der Meeresspiegelanstieg am nahe gelegenen Trident Pier zwischen 2011 und 2015 beschleunigt hatte. Während der globale Meeresspiegel mit einem durchschnittlichen Tempo von etwa 1 Fuß pro Jahrhundert stieg, hatte dieser Standort in nur fünf Jahren eine Zunahme von etwa 5 Zoll verzeichnet.

Als Arnoldo diesen Befund mit Andrea, einer internationalen Expertin für den Anstieg des Meeresspiegels, teilte, war sie platt. Diese Raten waren zehn Mal höher als die langfristigen Raten des Meeresspiegelanstiegs entlang der Küste Floridas. Weitere Untersuchungen zeigten, dass alle Pegel südlich von Cape Hatteras im gleichen Zeitraum einen ähnlichen Anstieg zeigten. Dies warf zwei Fragen auf: Waren ähnliche Raten eines schnellen Meeresspiegelanstiegs zuvor im Südosten der Vereinigten Staaten beobachtet worden? Und was verursachte diese vorübergehende Beschleunigung?

Konvergierende Klimamuster

Vorherige Arbeit entlang der Atlantikküste hatte das Gebiet nördlich von Cape Hatteras als anfällig für beschleunigte Anstieg des Meeresspiegels, insbesondere im Zusammenhang mit dem Klimawandel identifiziert. Es wird erwartet, dass die Erwärmung des Planeten den Golfstrom schwächt, eine mächtige Strömung im Atlantik, die das Wasser von der Ostküste abzieht und es nach Norden trägt. Die Verlangsamung des Golfstroms lässt mehr Wasser an der Küste entlang und erhöht den Meeresspiegel.

Dieser Mechanismus konnte jedoch keinen Sprung dieser Größenordnung im Meeresspiegel südlich des Kaps erklären. Eine weitere frühere Studie bot einen zusätzlichen Hinweis. Es schlug vor, dass die Nordatlantische Oszillation (NAO)Ein Schaukelmuster im Luftdruck über verschiedenen Regionen des Nordatlantiks könnte die Verschiebung der Position kurzfristiger Schwankungen des Meeresspiegelanstiegs erklären.

Verschiebungen in der NAO verändern die Position des Jet-Streams, Windmuster und Sturmbahnen, die alle die Wasserverteilung im Nordatlantik beeinflussen. Letztendlich bestimmen die kumulativen Auswirkungen von NAO auf den Ozean, ob sich Wasser nördlich oder südlich von Cape Hatteras aufstauen wird. So häufte sich im Zeitraum 2009-2010 bevorzugt nördlich von Cape Hatteras Wasser und südlich von 2011 bis 2015 Wasser.

Wenn der NAO in seiner positiven Phase ist (links), ist der Kontrast zwischen hohem Druck über den Azoren und niedrigem Druck im fernen Nordatlantik stärker als normal, was zu leichten Stürmen über Nordeuropa und Austrocknen über dem Mittelmeer führt. Wenn der Kontrast jedoch niedriger als normal ist, tritt der NAO in seine negative Phase ein (rechts), was zu kaltem, trockenem Wetter in Nordeuropa und feuchten Bedingungen im Süden führt. UCAR, CC BY-ND

Dieser NAO-bezogene Mechanismus erklärte, wo Meeresspiegelbeschleunigungen entlang der Atlantikküste auftreten könnten, schien aber nicht deren Zeitpunkt zu erklären. Wir füllten die Lücken aus, indem wir im letzten Jahrhundert an der gesamten Atlantikküste der Vereinigten Staaten Gezeitenmessungen durchführten. Diese Überprüfung zeigte, dass der zeitliche Verlauf der kurzfristigen Meeresspiegelbeschleunigungen, die ein bis mehrere Jahre dauern, mit dem kumulierten Signal eines anderen wiederkehrenden Klimamodells korreliert ist: El Niño Southern Oscillationoder ENSO, die das Ergebnis einer Oszillation des atmosphärischen Drucks im tropischen Becken des Pazifischen Ozeans ist.

Obwohl ENSO im Pazifik auftritt, sind seine Auswirkungen propagieren über NordamerikaVeränderung der Lufttemperaturen und Windregime im Osten der Vereinigten Staaten. Diese Veränderungen der Windverteilung können sich auf den Wassertransport im Nordatlantik auswirken, der sich zeitweise an der Ostküste der USA ausbreitet. Andere Wissenschaftler haben gezeigt dass dieser Transport letztlich das Timing kurzfristiger Beschleunigungen des Meeresspiegelanstiegs entlang der US-Atlantikküste bestimmt.

Zusammenfassend fanden wir, dass kurzfristige Beschleunigungen im Meeresspiegelanstieg im letzten Jahrhundert wiederholt aufgetreten sind, manchmal südlich von Kap Hatteras und manchmal nördlich des Kaps. Diese Hotspots können in fünf Jahren die 4-Zoll-Rate überschreiten und können überall entlang der US-Atlantikküste auftreten. Sie bilden sich, wenn die akkumulierten Signale von ENSO und NAO konvergieren und das Meerwasser in Richtung Küstenlinie verdrängen.

Ein Joker für Küstenüberschwemmungen

Unsere Forschung hat ernsthafte Auswirkungen auf Küstenplaner. Die globale Erwärmung erhöht den Meeresspiegel entlang der gesamten Atlantikküste, und die Gemeinden sollten sich darauf vorbereiten. Darüber hinaus zeigen unsere Ergebnisse, dass der Meeresspiegel um dieses Niveau um mehr als 4 Zoll über einen Zeitraum von fünf Jahren steigen und fallen kann, aufgrund von Schwankungen der Ozean-Atmosphären-Wechselwirkungen in den pazifischen und atlantischen Ozeanbecken. Diese Variabilität kann im Laufe von fünf bis 10 Jahren auftreten.

Diese Hot Spots verstärken die Schwere der Küstenfluten bereits vorkommend vor Stürmen und Gezeiten. Einwohner zwischen Charleston, South Carolina und Jacksonville, Florida - eine Strecke, wo Meeresspiegel mindestens 4 Zoll (10 Zentimeter) höher sind, als sie in 2010 waren - haben dies auf die harte Tour gefunden.

Die Bewohner von Miami Beach sind mit dem dramatischen Anstieg der Überschwemmungen aufgrund des Meeresspiegelanstiegs konfrontiert.

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Jetzt betrachten wir Daten aus dem Golf von Mexiko, wo Gezeitenstationen auch Wasserspiegel zeigen, die typischerweise höher sind als vorhergesagt. Der Anstieg entlang der Golfküste Floridas ist vorbei, aber Texas und Louisiana sehen immer noch eine Beschleunigung des Meeresspiegelanstiegs. Beschleunigungen des Meeresspiegelanstiegs sind schwer vorherzusagen, und es ist unklar, ob sie sich im Laufe der Zeit verschärfen werden. Aber sie machen es für Küstengemeinschaften noch dringlicher, den Meeresspiegelanstieg heute ernst zu nehmen.

Über den Autor

Arnoldo Valle-Levinson, Professor für Bau- und Küsteningenieurwesen, University of Florida und Andrea Dutton, Assistenzprofessorin für Geologie, University of Florida

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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