Prvi veliki ovogodišnji toplinski val zahvatio je krajem svibnja veliki dio Europe. Ljetne temperature zabilježene su već tijekom proljeća, a meteorolozi su glavni uzrok pronašli u takozvanoj toplinskoj kupoli. Iako se taj izraz tek posljednjih godina (od 2010. godine) pojavljuje u medijima, riječ je o dobro poznatom, dekadama proučavanom, atmosferskom procesu.
Toplinska kupola nije posebna vremenska pojava poput oluje ili uragana, već specifičan raspored atmosferskih uvjeta koji omogućuje dugotrajno nakupljanje vrućine iznad određenog područja. Takvi sustavi odavno su poznati meteorolozima, no posljednjih godina privlače sve više pozornosti zbog povezanosti s rekordnim toplinskim valovima u Europi, Sjevernoj Americi i drugim dijelovima svijeta.
Početni uvjeti: sunce i suho tlo
Kao i kod većine toplinskih valova, proces započinje Sunčevim zračenjem. Tijekom vedrih dana velika količina energije dolazi do površine tla koje se onda postupno zagrijava. Zagrijano tlo zatim prenosi toplinu u najniže slojeve atmosfere. Sam po sebi taj proces nije neuobičajen i događa se svako ljeto.
Međutim, intenzitet zagrijavanja ovisi o stanju površine. Vlažno tlo dio Sunčeve energije koristi za isparavanje vode, čime se ograničava rast temperature. Kada je tlo suho, taj prirodni mehanizam slabi. Veći dio energije ide izravno u zagrijavanje tla i zraka. Zbog toga se u znanstvenoj literaturi suše i toplinski valovi sve češće promatraju kao međusobno povezani fenomeni koji se mogu uzajamno pojačavati.
Anticiklona stvara poklopac
Ključnu ulogu u nastanku toplinske kupole ima područje visokog tlaka zraka, odnosno anticiklona. Takvi sustavi često donose stabilno i vedro vrijeme, ali ponekad se mogu zadržati nad istim područjem danima ili čak tjednima.
Stabilna anticiklona otežava razvoj oblaka i smanjuje vjerojatnost prolaska hladnijih fronti. Bez značajnijeg naoblačenja Sunčeva energija nastavlja zagrijavati površinu, dok izostanak oborina dodatno pogoduje isušivanju tla. Rezultat je postupno nakupljanje topline tijekom više uzastopnih dana.
Važno je ovdje razlikovati toplinski val od toplinske kupole. Toplinski val označava razdoblje neuobičajeno visokih temperatura koje traje nekoliko dana ili dulje. Toplinska kupola predstavlja jedan od atmosferskih obrazaca koji može dovesti do takvog događaja. Drugim riječima, toplinski val opisuje posljedicu, a toplinska kupola jedan je od mogućih uzroka.
Zrak se spušta i dodatno zagrijava
Najvažniji fizički proces koji stoji iza toplinske kupole treba možda ovdje malo bolje pojasniti. U području visokog tlaka zrak se spušta iz viših slojeva troposfere prema površini Zemlje. Budući da se tlak povećava prema tlu, zrak se tijekom spuštanja komprimira. Kompresijom raste temperatura zraka, iako pritom ne prima dodatnu toplinu iz vanjskog izvora.
Meteorolozi taj proces nazivaju adijabatskim zagrijavanjem. Upravo je on jedan od glavnih razloga zbog kojih toplinska kupola stvara vrlo visoke temperature tokom duljeg perioda.
Zbog toga je pojednostavljeno objašnjenje prema kojem toplinska kupola samo “zarobljava” vrući zrak tek djelomično točno. Jednako važan dio procesa jest kontinuirano spuštanje i zagrijavanje zraka unutar sustava visokog tlaka.
Zašto danas donosi više štete nego nekad?
Toplinske kupole nisu nova pojava. Stabilne anticiklone i blokirajući obrasci atmosferske cirkulacije postojali su i prije industrijske revolucije. Ono što se promijenilo jest okoliš u kojem djeluju.
Prema Copernicusu i Europskoj agenciji za okoliš, Europa je kontinent koji se najbrže zagrijava te se od osamdesetih godina prošlog stoljeća zagrijava približno dvostruko brže od globalnog prosjeka. Kada se danas pojavi isti ili vrlo sličan atmosferski obrazac kao prije nekoliko desetljeća, on djeluje na toplije tlo, topliji zrak i toplije more. Zbog toga isti meteorološki mehanizam može proizvesti više temperature i intenzivnije toplinske valove.
Jedan od najpoznatijih primjera dogodio se 2021. godine u zapadnoj Kanadi i na sjeverozapadu Sjedinjenih Američkih Država. Tada su zabilježene temperature iznad četrdeset pet stupnjeva Celzija, a naknadne atribucijske analize pokazale su da su klimatske promjene značajno povećale vjerojatnost takvog događaja.
Znanstvenici posljednjih godina sve više pažnje posvećuju i noćnim temperaturama. Dok se mediji uglavnom usredotočuju na dnevne rekorde, zdravstveni učinci toplinskih valova često su povezani s izostankom noćnog hlađenja. Ako temperatura tijekom noći ostane visoka, organizam ima manje mogućnosti za oporavak od toplinskog stresa nakupljenog tijekom dana. Taj je problem osobito izražen u gradovima, gdje asfalt, beton i zgrade pohranjuju toplinu i polako je otpuštaju tijekom noći.
Možemo li razbiti toplinsku kupolu?
Pitanje koje se često pojavljuje nakon svakog velikog toplinskog vala glasi: ako možemo pokušati spriječiti tuču protugradnom obranom, možemo li učiniti nešto slično s toplinskom kupolom?
Prema današnjim znanstvenim spoznajama, odgovor je negativan. Razlog nije nedostatak tehnologije za lokalne meteorološke intervencije, već veličina samog fenomena. Toplinska kupola može zahvatiti područja velika poput više država ili znatan dio kontinenta. Takvi sustavi uključuju goleme mase zraka i količine energije koje višestruko nadmašuju mogućnosti bilo kakvog postojećeg sustava za aktivnu meteorološku kontrolu.
Zbog toga se istraživanja uglavnom usmjeravaju na prilagodbu posljedicama toplinskih valova, uključujući ozelenjavanje gradova, zaštitu od toplinskog stresa, promjene u urbanističkom planiranju i sustave ranog upozoravanja. Rasprave o geoinženjeringu, poput ubrizgavanja aerosola u stratosferu, odnose se na moguće promjene globalne energetske bilance Zemlje, a ne na izravno uklanjanje pojedine toplinske kupole.
Posljedice toplinskih kupola postaju sve izraženije u svijetu koji je topliji nego prije nekoliko desetljeća. Upravo zato fenomen koji je nekad uglavnom zanimao samo meteorologe danas postaje tema javnog zdravstva, urbanizma, energetike i prilagodbe klimatskim promjenama.