Karščio banga

Karščio banga apibrėžiama kaip ilgai trunkantis pernelyg karštų orų laikotarpis, kuris smarkiai skiriasi nuo tam tikram regionui tuo metų laiku būdingo klimato. Jai visų pirma būdinga neįprastai aukšta maksimali dienos temperatūra ir, kas yra labai svarbu, dažnai kartu su padidėjusia minimalia nakties temperatūra. Toks nuolatinis karštis, net ir naktį, yra labai svarbus veiksnys, sustiprinantis jo poveikį.

Konkretūs karščio bangų apibrėžimai labai skiriasi priklausomai nuo geografinės vietovės, vietos klimato ir apibrėžimo tikslo (pavyzdžiui, visuomenės sveikatos perspėjimų ar meteorologinių duomenų). Tačiau bendra meteorologinė riba yra ta, kad temperatūra turi išlikti gerokai aukštesnė už vietos sezoninį vidurkį bent 2-5 dienas iš eilės. Tai, kas yra "gerokai aukštesnė už vidutinę temperatūrą", galima kiekybiškai įvertinti:

• Viršijant tam tikrą istorinės temperatūros procentilę (pvz., 90-ąją arba 95-ąją procentilę).
• viršijant tam tikras absoliučias temperatūros ribines vertes, kurios yra svarbios vietoje.

Karščio bangos dažniausiai siejamos su stacionariomis aukšto slėgio sistemomis atmosferoje, kartais vadinamomis "šilumos kupolais". Šios sistemos sukelia oro grimzdimą. Kai šis oras leidžiasi žemyn, jis suspaudžiamas ir sušyla. 

Be to, aukšto slėgio sistemos aktyviai slopina debesų formavimąsi ir kritulius, todėl paviršių nepertraukiamai pasiekia intensyvi saulės spinduliuotė, kuri dar labiau įkaitina žemę ir virš jos esantį orą. Aukšto slėgio sistemos sąstingis taip pat riboja horizontalią oro cirkuliaciją, neleisdamas į regioną patekti vėsesnėms oro masėms ir veiksmingai ilgam laikui sulaikydamas šilumą prie paviršiaus.

Miestuose tokią padėtį dažnai dar labiau apsunkina miesto šilumos sala poveikis. Užstatyta aplinka, pavyzdžiui, asfaltas ir betonas, sugeria ir sulaiko šilumą efektyviau nei aplinkinis natūralus kraštovaizdis. Dėl to vietinė temperatūra yra aukštesnė, ypač pastebima naktį, o tai dar labiau didina pavojų sveikatai ir didina vėsinimo poreikius.

Kaip pasireiškia karščio bangos

Karščio bangos patirtis ir poveikis nėra vienodi - jie labai skiriasi priklausomai nuo konkrečių meteorologinių sąlygų ir vietos aplinkos:

Dienos intensyvumas

Akivaizdžiausia to apraiška - itin aukšta maksimali dienos temperatūra. Daugelyje vidutinio klimato ir subtropinių regionų ši temperatūra gali gerokai viršyti įprastą vasaros maksimumą, kartais siekdama 40 °C ar net daugiau. 

Tiesioginės saulės spinduliuotės intensyvumas taip pat labai svarbus, ypač esant giedram dangui, kuris būdingas aukšto slėgio sistemoms.

Naktinis karštis

Labai svarbus ir dažnai nepakankamai įvertintas pavojingos karščio bangos aspektas yra pakilusi žemiausia temperatūra. Kai nakties temperatūra išlieka aukšta, tiek žmogaus organizmas, tiek daugelis ekosistemų negauna pakankamo atokvėpio. 

Dėl to sumažėja organizmo gebėjimas atvėsti ir atsigauti po dienos karščio sukelto streso, todėl labai padidėja su karščiu susijusių ligų ir mirtingumo rizika, ypač per ilgai trunkančius renginius. Tropinės naktys, kai temperatūra nenukrenta žemiau 20 °C, gali būti ypač įtemptos.

Drėgmė

Atmosferos drėgmės lygis daro didelę įtaką šilumos suvokimui ir bendram jos poveikiui:

• Drėgname klimate: Karščio bangoms dažnai būdingi aukšti rasos taškai. Didelė drėgmė trukdo organizmui atvėsti prakaituojant ir garuojant, todėl jaučiamas didesnis karštis ir įtampa, nei rodo oro temperatūra. Šis poveikis dažnai vertinamas naudojant karščio indeksą arba temperatūrą, kuri jaučiama kaip temperatūra.
• Sausuose regionuose: Karščio bangos yra nedidelės, tačiau vyrauja intensyvus saulės spindėjimas ir labai aukšta oro temperatūra. Dėl mažo drėgnumo nuo paviršių ir kūnų gali greitai išgaruoti vanduo, tačiau karštis vis tiek gali būti labai pavojingas, o dehidratacijos pavojus didelis. Sausas karštis taip pat labai padidina gaisrų pavojų.

Kaip klasifikuojamos karščio bangos

Atsižvelgiant į regioninius skirtumus, nėra vienos visuotinai priimtos karščio bangų apibrėžties ar klasifikavimo sistemos. Tačiau meteorologijos ir visuomenės sveikatos agentūros karščio bangas paprastai klasifikuoja arba apibūdina pagal toliau išvardytus kriterijus:

1. Didžiausia temperatūra:
   
   • Intensyvumas dažnai apibrėžiamas pagal tai, kiek dienos aukščiausia temperatūra viršija tam tikrą istorinio temperatūros pasiskirstymo procentinę dalį konkrečią datą ar laikotarpį (pvz., viršija 90-ąją ar 95-ąją procentinę dalį per 30 metų klimatologinį referencinį laikotarpį). Ši santykinė riba padeda atsižvelgti į regioninius klimato skirtumus.
   • Kai kuriuose apibrėžimuose taip pat naudojamos absoliučios temperatūros ribos (pvz., viršijančios 35°C, 40°C ar net aukštesnę temperatūrą tam tikrą dienų skaičių), ypač tuose regionuose, kur tokia temperatūra būna palyginti retai.
   • Konkreti pasirinkta riba dažnai priklauso nuo vietos gyventojų ir infrastruktūros pažeidžiamumo.
2. Minimali temperatūra:
   
   • Vis dažniau į karščio bangų apibrėžtis, ypač tas, kurios yra orientuotos į visuomenės sveikatos rezultatus, įtraukiami aukštos minimalios nakties temperatūros kriterijai.
   • Nuolatinės šiltos naktys yra labai svarbus veiksnys, didinantis karščio sukeltą stresą pažeidžiamoms gyventojų grupėms, nes trukdo fiziologiškai atsigauti miego metu. Dažnai naudojami tokie rodikliai kaip naktų iš eilės, kai temperatūra viršija tam tikrą ribinę vertę (pvz., 20 °C arba 25 °C), skaičius.
3. Trukmė:
   
   • Karščio bangai paprastai reikia, kad būtų bent kelios dienos iš eilės, per kurias būtų laikomasi temperatūros kriterijų. Paprastai tai būna nuo 2 iki 5 dienų iš eilės, tačiau kai kuriose apibrėžtyse gali būti reikalaujama ilgesnės minimalios trukmės.
   • Ilgesnės trukmės įvykiai paprastai yra pavojingesni ir labiau paveikūs. Kai kurios karščio bangos, ypač susijusios su nuolatiniais atmosferos blokavimais, gali trukti savaitę, dvi savaites ar net ilgiau, todėl sistemoms ir gyventojams gali būti sukeliamas bendras stresas.
4. Sudėtiniai rodikliai:
   
   • Kai kurios agentūros, norėdamos susidaryti išsamesnį vaizdą apie karščio sukeltą stresą, naudoja indeksai, kuriuose derinami keli veiksniai. kaip antai temperatūra, drėgmė ir trukmė. Pavyzdžiai:
     
     • Karščio indeksas: Tai yra oro temperatūros ir santykinės drėgmės derinys, leidžiantis įvertinti žmogaus kūno temperatūrą.
     • drėgnojo gaublio temperatūra (WBGT): Tai matas, naudojamas temperatūros, drėgmės, vėjo greičio ir šiluminio spinduliavimo poveikiui žmogui įvertinti, dažnai naudojamas profesinėje sveikatoje ir sporte.
     • Šilumos pertekliaus koeficientas (EHF): Įvertinamas ir karščio intensyvumas, ir gyventojų aklimatizacija prie neseniai buvusios temperatūros.

Karščio bangų poveikis

Karščio bangos sukelia plataus masto ir dažnai sunkias pasekmes įvairiuose sektoriuose:

Žmonių sveikata

Didžiausias ir rimčiausias poveikis yra žmonių sveikatai. Ekstremalaus karščio poveikis gali sukelti įvairias su karščiu susijusias ligas - nuo lengvesnių būklių, tokių kaip karščio bėrimas ir mėšlungis, iki sunkesnių ir mirtinų būklių, tokių kaip išsekimas dėl karščio ir šilumos smūgis. 

Karščio stresas taip pat gali pabloginti jau esamą sveikatos būklę, ypač širdies ir kraujagyslių, kvėpavimo takų ir inkstų ligas, todėl gali padidėti hospitalizacijos ir mirtingumas.

Neproporcingai nukenčia pažeidžiamos grupės, įskaitant:

• Pagyvenę žmonės
• Kūdikiai ir maži vaikai
• Nėščios moterys
• Lėtinėmis ligomis sergantys asmenys
• Lauko darbininkai ir sportininkai
• Mažas pajamas gaunantys gyventojai, neturintys galimybės tinkamai vėsintis
• Socialiai izoliuoti asmenys

Kaip jau buvo minėta anksčiau, ilgai trunkantis naktinis karštis yra pagrindinis su karščiu susijusio mirtingumo veiksnys, nes dėl jo organizmas per naktį negali atsigauti.

Žemės ūkis

Karščio bangos kelia didelę grėsmę žemės ūkio produktyvumui:

• Pasėliams padaryta žala: Karščio stresas gali pakenkti pasėliams įvairiais vystymosi etapais, sumažinti derlių ir pakenkti kokybei. Jis gali sutrikdyti tokius svarbius procesus kaip apdulkinimas, sėklų užmezgimas ir vaisių vystymasis.
• Gyvulių patiriamas stresas: Dėl karščio poveikio gyvuliai kenčia, todėl gali sumažėti jų priesvoris, sumažėti pieno ar kiaušinių produkcija, atsirasti reprodukcijos problemų ir padidėti mirtingumas.
• Laikas yra labai svarbus: karštis jautriuose augimo etapuose (pvz., javų žydėjimo ar grūdų pildymosi metu) gali būti ypač žalingas ir sukelti didelių ekonominių nuostolių. Karštis taip pat labai padidina vandens poreikį drėkinimui ir gyvuliams.

Infrastruktūra

Karščio bangos labai apkrauna kritinę infrastruktūrą:

• Elektros tinklai: elektros energijos poreikis oro kondicionavimo ir vėsinimo reikmėms didėja, todėl didėja elektros energijos tiekimo sutrikimų ir gedimų rizika.
• Transportas: Dėl šiluminio plėtimosi gali išsikraipyti keliai, deformuotis geležinkelio bėgiai, todėl gali būti ribojamas greitis ir vėluojama, o oro uostų kilimo ir tūpimo takai gali būti pažeisti ir tai gali turėti įtakos skrydžiams.
• Vandens tiekimas: Vandens tiekimo sistemos gali būti įtemptos, nes didėja vandens poreikis geriamojo vandens, drėkinimo ir vėsinimo reikmėms, ypač kai karščio bangos sutampa su sausros sąlygomis arba jas paaštrina.

Laukiniai gaisrai ir ekosistemos

Aukšta temperatūra labai padidina garavimo greitį, todėl išdžiūsta dirvožemio drėgmė ir augmenija. Dėl to susidaro "degtukų dėžės" sąlygos ir smarkiai padidėja miško gaisrų rizika ir intensyvumas. 

Svetainė priešgaisrinių orų indeksas dažnai naudojamas stebėti ir prognozuoti gaisrų riziką karštu ir sausu metu, nes jis apima tokius veiksnius kaip temperatūra, vėjo greitis, drėgmė ir kuro prieinamumas.

• Vandens ekosistemos: Vandens ekosistemos: yra pažeidžiamos, nes pakilus vandens temperatūrai sumažėja ištirpusio deguonies kiekis, o tai gali sukelti stresą arba pražudyti žuvis ir kitus vandens gyvūnus.
• Sausumos ekosistemos: Dėl karščio patiriamas stresas augalams ir gyvūnams, galintis sukelti augalijos nykimą ir rūšių elgsenos bei pasiskirstymo pokyčius.

Karščio bangos ir sausros

Karščio bangos ir sausros dažnai yra tarpusavyje susijusios, todėl susidaro pavojingi ekstremalūs reiškiniai, kurių poveikis yra didesnis nei pavienių reiškinių:

Sausra stiprina karščio bangas

Kai žemė sausa dėl sausros, mažiau saulės energijos sunaudojama garavimui (latentinė šiluma), o daugiau energijos perduodama orui šildyti (juntamoji šiluma). 

Dėl nepakankamo garavimo vėsinimo paviršiaus temperatūra pakyla daug aukščiau nei drėgnoje dirvoje, todėl karščio banga tampa dar intensyvesnė.

Karščio bangos gali sustiprinti sausras

Priešingai, dėl aukštos temperatūros ir padidėjusios saulės spinduliuotės per karščio bangą labai padidėja garavimas nuo žemės paviršiaus ir vandens telkinių bei augalų transpiracija. 

Dėl to sparčiau senka dirvožemio drėgmė ir paviršinio vandens ištekliai, o tai dar labiau pablogina esamas sausros sąlygas arba net paskatina sausros pradžią.

Grįžtamojo ryšio kilpos ir didėjantis poveikis

Karščio ir sausros sąveika gali sukurti teigiamą grįžtamąjį ryšį. Karščio banga išdžiovina kraštovaizdį, todėl kita karščio banga tampa dar karštesnė. 

Šis ciklas kelia vis didesnį susirūpinimą dėl klimato kaitos. Ekstremalaus karščio ir vandens trūkumo derinys yra ypač pavojingas žemės ūkiui, vandens ištekliams ir ekosistemoms, nes gali sukelti visuotinį derliaus žlugimą, didelį vandens trūkumą ir didesnį medžių mirtingumą, o tai gali turėti didelių ekonominių ir aplinkosauginių pasekmių. 

Kai kuriuose regionuose ilgalaikės ir intensyvios karščio bangos, ypač susijusios su nuolatinėmis blokuojančiomis aukšto slėgio sistemomis, gali tapti pagrindine sausrų atsiradimo ar pablogėjimo priežastimi, nes sistema nebesugeba susidoroti su padidėjusiu garavimo poreikiu.

Karščio bangų poveikio supratimas ir šalinimas

Apibendrinant galima pasakyti, kad karščio banga - tai kur kas daugiau nei kelios karštos dienos. Tai sudėtingas meteorologinis reiškinys, kurį pirmiausia lemia nuolatinės aukšto slėgio sistemos, pasižyminčios ilgalaikiais neįprastai aukštos temperatūros laikotarpiais, įskaitant itin aukštą minimalią nakties temperatūrą. 

Jos apibrėžimas skiriasi pagal regionus, tačiau paprastai ji klasifikuojama pagal temperatūros ribas (absoliučią arba santykinę), trukmę ir kartais pagal sudėtinį rodiklį. Karščio bangų poveikis yra didelis ir toli siekiantis, jis daro poveikį žmonių sveikatai, žemės ūkiui, svarbiausiai infrastruktūrai ir natūralioms ekosistemoms. 

Be to, karščio bangos yra neatsiejamai susijusios su sausromis ir dažnai sustiprina viena kitos poveikį, todėl kyla pavojingų kompleksinių reiškinių. 

Suprasti karščio bangų ir jų sąveikos su kitais ekstremaliais klimato reiškiniais daugialypiškumą labai svarbu norint veiksmingai prognozuoti, pasirengti visuomenės sveikatai, planuoti infrastruktūrą ir didinti atsparumą klimato kaitai šiltėjančiame pasaulyje.