Climate and weather drivers increase landfalling typhoons during the Maunder (Solar) Minimum

Tropische cyclonen behoren tot de krachtigste natuurkrachten op aarde, in staat om kustlijnen te hervormen en levens door hele regio's te ontwrichten. In de westelijke Pacific, waar deze stormen het meest frequent voorkomen, worstelen wetenschappers al lang met de vraag waarom hun aantallen over decennia heen stijgen en dalen. Het moderne satellietrecord, dat onze meest betrouwbare gegevens biedt, beslaat slechts ongeveer vijfenveertig jaar. Dit korte venster maakt het moeilijk om natuurlijke schommelingen te onderscheiden van de effecten van menselijke activiteit, zoals de uitstoot van broeikasgassen. Om het grotere plaatje te zien, moeten onderzoekers veel verder terug in de tijd kijken, naar tijdperken vóde de industrialisatie, toen het klimaat uitsluitend werd aangedreven door natuurlijke krachten. Eén dergelijk tijdperk was het Maunder-minimum, een periode ongeveer tussen 1650 en 1680, toen de zon ongewoon rustig was, zeer weinig zonnevlekken produceerde en minder energie naar de aarde stuurde. Deze tijd viel samen met de koudste fase van de "Kleine IJstijd", een eeuwenlange periode van koelere wereldtemperaturen. Begrijpen hoe het klimaat zich gedroeg tijdens deze rustige zonneperiode biedt een uniek venster op hoe het aardse weersysteem reageert op natuurlijke veranderingen, onafhankelijk van moderne vervuiling.

Een team van onderzoekers heeft nu oude Chinese verslagen gecombineerd met moderne kunstmatige intelligentie om een mysterie uit dit tijdperk op te lossen: waarom bereikten er zoveel tyfoons de kust van China tussen 1651 en 1680? Het antwoord ligt in een zeldzame convergentie van twee factoren: een verschuiving in het wereldwijde klimaatpatroon en een worp met de dobbelstenen in het dagelijkse weer in de atmosfeer. Door gedigitaliseerde historische documenten te verbinden met krachtige computersimulaties, onthult de studie dat de verzwakking van de zon het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen veranderde, waardoor de wereldwijde luchtcirculatie die stormen voedt, werd versterkt. Tegelijkertijd zorgden willekeurige variaties in het weer ervoor dat de geboorteplaatsen van deze stormen dichter bij de Chinese kust kwamen te liggen, waardoor een algemene toename in stormactiviteit veranderde in een specifieke piek in landingen.

Het verhaal begint met een opmerkelijk historisch record bekend als REACHES, dat handgeschreven verslagen van Chinese ambtenaren verzamelt die dateren uit de Ming- en Qing-dynastieën. Deze verslagen documenteren nauwgezet extreme weersomstandigheden, inclusいう de maandelijkste aantallen tropische cyclonen die de oost- en zuidkusten van het land troffen. De gegevens tonen een opvallende, ongekende piek in landingen tijdens het Maunder-minimum, een periode waarin de zon op haar zwakst was. Om te begrijpen waarom dit gebeurde, maakten de onderzoekers gebruik van de Ai2 Climate Emulator Version 2, een geavanceerd kunstmatige intelligentie-model dat is getraind op moderne weergegevens. In tegen tegenstelling tot traditionele klimaatmodellen die er maanden over kunnen doen om een enkele eeuw aan simulaties te draaien, kan dit AI-instrument honderden jaren aan klimaatgeschiedenis genereren in slechts enkele uren. Het team gebruikte het om een grote collectie mogelijke klimaatscenario's te creëren voor de periode tussen 1500 en 1850, waarbij het model werd gestuurd door gereconstrueerde gegevens over oceantemperaturen en zeïs uit die tijd.

De simulaties bevestigden wat de historische verslagen suggereerden: de westelijke Pacific zag een significante toename van de tropische cycloonactiviteit tijdens het Maunder-minimum. De computermodellen onthulden echter dat deze toename niet simpelweg een reactie was op koelere temperaturen. De onderzoekers ontdekten dat de verzwakte zon de hoogbreedtegebieden van het noordelijk halfrond veel meer afkoelde dan de tropen. Dit creëerde een steiler temperatuurverschil tussen de evenaar en de polen. In de atmosfeer werkt een steilere temperatuurgradiënt als een steilere heuvel, waardoor de lucht krachtiger gaat bewegen. Dit intensiveerde de Hadley-circulatie, een enorme wereldwijde luchtloop die nabij de evenaar opstijgt en in de subtropen daalt. Een sterkere Hadley-circulatie creëert gunstigere omstandigheden voor de vorming van "zaverstoringen" (seed disturbances)—de initiële wervelingen van lucht en vocht die kunnen uitgroeien tot volwaardige tyfoons. De simulaties toonden aan dat dit mechanisme alleen al het totale aantal stormen in de westelijke Pacific met bijna tien procent verhoogde.

Toch betekent een hoger aantal stormen in de oceaan niet automatisch meer stormen die de kust raken. Het pad dat een storm aflegt, hangt sterk af van waar hij wordt geboren en hoe de wind hem stuurt. De onderzoekers ontdekten dat de specifieke piek in landingen langs de zuidelijke kust van China werd gedreven door een andere factor: willekeur. In de jaren tussen 1651 en 1680 zorgden de weersomstandigheden in de atmosfeer er toevallig voor dat stormen werden geboren op een specifieke locatie—net ten oosten van de Filipijnen en boven de Zuid-Chinese Zee. Wanneer stormen op deze plek ontstaan, duwen de heersende winden ze van nature naar het noordwesten, rechtstreeks richting de zuidelijke kust van China. De studie vond dat deze verschuiving in geboorteplaats niet werd veroorzaakt door een voorspelbare verandering in de grootschalige windpatronen, die de stormen juist van de kust weg leidden. In plaats daarvan was het het resultaat van toevallige variaties in het weer, een soort atmosferische ruis die bepaalde waar de stormen precies zouden ontstaan.

Om te testen hoeveel hiervan te wijten was aan het klimaat versus het weer, draaide het team honderden simulaties. Ze ontdekten dat hoewel de klimaatveranderingen (de verzwakte zon en de resulterende oceantemperatuurpatronen) het totale aantal stormen in de gehele oceaanbekken verhoogden, slechts een paar specifieke simulatieruns exact het patroon van landingen reproduceerden dat in de Chinese verslagen werd vastgelegd. In de meeste simulaties ontstonden de stormen op iets andere plaatsen en misten ze de kust, ook al was het totale aantal stormen hoog. Dit suggereert dat de enorme piek in landingen die in de geschiedenis werd vastgelegd een "perfect storm" was van twee zaken: een klimaat dat meer stormen voortbracht, en een gelukkige (of ongelukkige) worp met de weer-dobbelstenen die die stormen op een botsingskoers met de kust plaatste. De onderzoekers merkten op dat deze rol van willekeurige weersvariaties bij het aansturen van langetermijnveranderingen vaak wordt over het hoofd gezien, aangezien wetenschappers zich doorgaans richten op grootschalige klimaatdrivers zoals oceantemperaturen.

De studie behandelde ook en sloot verschillende andere theorieën uit die waren voorgesteld om deze historische piek te verklaren. Sommige eerdere ideeën suggereerden dat de stormen werden veroorzaakt door een La Niña-patroon, waarbij de oostelijke Pacific koeler is dan gebruikelijk, of door een zuidwaartse verschuiving van de regengordel nabij de evenaar. De nieuwe analyse toonde echter aan dat de oceantemperaturen tijdens deze periode eerder leken op een El Niño-patroon, met warmere wateren in het oosten en koelere wateren in het westen. Bovendien ondersteunden de gegevens niet het idee dat de grootschalige sturende winden op een manier waren veranderd die meer stormen naar de kust zou duwen. Het bewijs wijst duidelijk naar de combinatie van een door het klimaat gedreven toename in het aantal stormen en een door het weer gedreven verschuiving in de geboorteplaatsen van stormen.

Deze bevinding heeft implicaties die veel verder reiken dan de geschiedenis van Chinese tyfoons. De studie laat zien dat willekeurige weerevenementen een blijvende indruk kunnen achterlaten op klimaattrends over decennia, een concept dat de manier waarop wetenschappers toekomstige stormrisico's projecteren uitdaagt. Als natuurlijke willekeur zo'n grote rol speelt in het verleden, moet dit zorgvuldig worden meegewogen bij het voorspellen van hoe stormen zich zullen gedragen in een opwarmende wereld. Het onderzoek benadrukt ook de potentiële gevaren van zonnestralingsbeheer (solar radiation management), een voorgestelde geo-engineeringtechniek die inhoudt dat de zon wordt gedimd om de planeet af te koelen. De simulaties suggereren dat het verminderen van zonlicht onbedoeld de wereldwijde luchtcirculatie kan versterken en de frequentie van tyfoons in de westelijke Pacific kan verhogen, zelfs als het erin slaagt de wereldwijde temperaturen te verlagen.

Het vermogen om deze details te ontsluiten berustte op een unieke samenwerking tussen geschiedenis en technologie. Door de AI-emulator te gebruiken om duizenden jaren aan simulaties te draaien en deze te vergelijken met de precieze, dagelijkse verslagen die Chinese ambtenaren eeuwen geleden bijhielden, konden de onderzoekers de specifieke drijfveren van deze historische gebeurtenis isoleren. De studie bevestigt dat het Maunder-minimum een tijd was van verhoogde tropische cycloonactiviteit, gedreven door een koelere zon die de wereldwijde temperatuurgradiënt hervormde. Maar het laat ook zien dat de specifieke impact op menselijke populaties afhankelijk was van de chaotische, onvoorspelbare aard van het weer zelf. Zoals de auteurs opmerken, is het begrijpen van deze natuurlijke variaties essentieel om het signaal van door de mens veroorzaakte klimaatverandering te scheiden van de ruis van natuurlijke variabiliteit, om ervoor te zorgen dat toekomstige projecties van stormrisico's zo nauwkeurig mogelijk zijn. Het werk dient als een herinnering dat het klimaatsysteem een complexe wisselwerking is tussen stabiele, langdurige krachten en vluchtige, willekeurige gebeurtenissen, en dat beide begrepen moeten worden om het volledige verhaal van onze veranderende wereld te vatten.