Atmosfärisk syndaflod dränker Kalifornien

Regniga julaftnar är inte ovanliga i Kalifornien. Den amerikanska delstaten får hälften av sitt vatten mellan december och februari.

Men när himlen öppnade sig i december 1861 slutade det inte att regna. De följande 43 dygnen föll över tre meter regn.

Tusentals invånare omkom och drygt 800 000 kreatur drunknade. Skadorna var så stora att delstaten gick i konkurs.

Den meteorologiska förklaringen på den extrema nederbörden har låtit vänta på sig och först nu har forskarna förstått exakt vad som drabbade Kalifornien vintern 1861–1862.

Fenomenet kallas för ”atmosfärisk flod” och skrevs för första gången officiellt in i amerikanska meteorologers ordbok 2018. Historiska data visar att syndafloder av den storleksordningen är sällsynta men inte unika.

Och ännu mer oroande för de som bor på den amerikanska västkusten: Klimatförändringarna kommer att göra dem mer våldsamma i framtiden.

Meteorologerna arbetar nu därför snabbt för att kunna varna om fenomenet i så god tid som möjligt.

Hög- och lågtryck styr floderna

De atmosfäriska floderna har sin källa i den mycket varma och fuktiga luften över haven vid ekvatorn.

Normalt blir den kvar i en smal zon runt jordens midja, men i vissa situationer uppstår meteorologiska kanaler i fördelningen av hög- och lågtryck som styr en gren av den vattenrika luften bort från tropikerna och mot mer tempererade platser.

Jordens rotation och den allmänna cirkulationen i atmosfären gör att de atmosfäriska floderna rör sig österut över havet tills de träffar västkusten på en kontinent.

Beräkningar visar att en enda atmosfärisk flod kan föra med sig motsvarande 200 000 kubikmeter vatten per sekund.

Den vattenföringen är i klass med världens största flod, Amazonfloden. När den atmosfäriska floden går in över land vrids mycket av vattenångan ur från himlen som från en våt trasa.

De atmosfäriska floderna orsakar dock långtifrån bara olyckor. 30 till 50 procent av nederbörden på USA:s västkust levereras av några få årliga atmosfäriska floder, och om de ebbar ut efter ett eller ett par dygn är de mest till nytta för samhället.

I Kalifornien har de fått smeknamnet Ananasexpressen eftersom vattnet i dem oftast har dunstat från Stilla havet runt Hawaii.

Ibland ebbar de dock inte ut, istället fortsätter de att leverera miljontals nya kubikmeter nederbörd i flera veckor – som vid nyåret 1861–1862.

Kalifornien har lyckligtvis klarat sig från något motsvarande de senaste 160 åren, men då återstår frågan: Var det en extrem och unik händelse?

För att få svar på den frågan har flera amerikanska geologer undersökt borrkärnor av sediment som dragits upp från sjöar, mossar och havsbotten.

Kärnorna visar tecken på extrem nederbörd – ofta i form av lager med grovt material som sand och grus. Detta skiljer sig från de finare lagren av lera och växtdelar som utgör resten av kärnorna.

Deras slutsats är klar: Frekvensen för händelser som det 43 dagar långa skyfallet är cirka 200 år.

Nästa syndaflod kan alltså inträffa när som helst. Undersökningar i Santa Barbara-dalen tyder till och med på att nederbörden kan bli ännu värre än för 160 år sedan.

Gruslagret från en händelse så långt tillbaka som cirka 1605 är väsentligt tjockare än något annat lager i borrkärnorna, vilket visar att det har varit en betydligt större översvämning.

Nya syndafloder är på väg

Med sina nyfunna kunskaper om ett massivt och hittills okänt hot mot den amerikanska västkusten drog forskarna igång projektet ARkStorm, där man räknade på vilka skador som skulle kunna uppstå.

De modellerade först nederbörden vid en fiktiv atmosfärisk flod med en varaktighet på 23 dagar. Forskarna anser att det kan vara en händelse som med stor sannolikhet inträffar minst en gång varje århundrade.

Därefter beräknade de var och hur översvämningarna skulle drabba Kalifornien, och resultaten var illavarslande.

Modellerna visar att de flesta lågt belägna områdena i Kalifornien hamnar under vatten, bland annat teknikparadiset Silicon Valley.

Minst 1,5 miljoner människor måste evakueras och sammanlagt kommer det att handla om skador och utgifter för så mycket som 700 miljarder dollar.

Trots att det är svårt att beräkna så menar forskarna att det också röra sig om tusentals dödsoffer.

Forskare undersöker orsaken

En undersökning från 2018 av franska och amerikanska forskare visar att effekterna av det våldsamma ovädret 1861–62 inte var begränsat till de kraftiga översvämningar som ARkStorm-projektet har räknat på.

Längs kusten bröt havet in på flera platser. Kärret bakom sanddynerna stod under vatten och upp till en halv meter sand deponerades.

För 160 år sedan var området obebott, men i dag är där tättbebyggt och det kan höja kostnaden för skadorna med många miljarder dollar.

Sedan atmosfäriska floder upptäcktes har forskarna arbetat intensivt för att förstå vad som utlöser dem – och kanske ännu viktigare: Vad som skiljer de kortlivade på ett eller två dygn, som ofta är gynnsamma och levererar viktigt regn till jordbruk, fruktodlare och dricksvattenförsörjningen, från de veckolånga och katastrofala.

Forskarna har hämtat data från satelliter och väderradar och från observationsflyg som har flugit i de atmosfäriska floderna för att bland annat göra mätningar av mängden vatten, temperatur och lufttryck.

Nu kan forskarna varna i tid

All data har nu bland annat gjort det möjligt för forskare att räkna på atmosfäriska floder i en betydligt varmare framtid. Det var just vad ett forskarteam gjorde med hjälp av en avancerad klimatmodell 2018.

Resultaten visar att atmosfäriska floder blir tio procent mer sällsynta fram till år 2100, men att de luftströmmar som bär dem fram mot land i gengäld blir både längre och bredare och innehåller upp till 50 procent mer vatten.

I Kalifornien blir konsekvensen att de gynnsamma regnen blir mer sällsynta, men att de långvariga regnen blir fler.

Lyckligtvis gjorde man 2018 ett stort framsteg när forskare på Colorado State University gick igenom 37 års väderdata och upptäckte ett samband mellan två meteorologiska fenomen.

När Madden-Julian-oscillationen – vilket är grupper av åskskurar som under 30 till 60 dagar rör sig österut – kombineras med en kvasi-biennal oscillation, vilket är ett skifte från väst till öst och tillbaka igen i den överordnade vindriktning i stratosfären, kan de förutse de atmosfäriska floderna hela två till fem veckor innan de når land.

Med det nya verktyget kan myndigheter i Kalifornien och på andra platser se när vattenståndet stiger till ett kritiskt intervall i de atmosfäriska floderna.

De kan då förbereda sig och påbörja evakueringen av befolkningen så att katastrofen inte blir lika omfattande som 1861.