Profesorica Tiffany Shaw, profesorica, Odsjek za geonauke, Univerzitet u Chicagu
Južna hemisfera je veoma turbulentno mjesto. Vjetrovi na različitim geografskim širinama opisani su kao "burni četrdeset stepeni", "bijesni pedeset stepeni" i "vrišteći šezdeset stepeni". Valovi dostižu čak 24 metra.
Kao što svi znamo, ništa na sjevernoj hemisferi ne može se mjeriti sa jakim olujama, vjetrom i valovima na južnoj hemisferi. Zašto?
U novoj studiji objavljenoj u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, moje kolege i ja otkrivamo zašto su oluje češće na južnoj hemisferi nego na sjevernoj.
Kombinujući nekoliko dokaza iz posmatranja, teorije i klimatskih modela, naši rezultati ukazuju na fundamentalnu ulogu globalnih okeanskih "transportnih traka" i velikih planina na sjevernoj hemisferi.
Također pokazujemo da su, tokom vremena, oluje na južnoj hemisferi postale intenzivnije, dok one na sjevernoj hemisferi nisu. To je u skladu s modeliranjem klimatskih modela globalnog zagrijavanja.
Ove promjene su važne jer znamo da jače oluje mogu dovesti do težih posljedica poput ekstremnih vjetrova, temperatura i padavina.
Dugo vremena, većina posmatranja vremena na Zemlji vršena je s kopna. To je naučnicima dalo jasnu sliku oluja na sjevernoj hemisferi. Međutim, na južnoj hemisferi, koja pokriva oko 20 posto kopna, nismo dobili jasnu sliku oluja sve dok satelitska posmatranja nisu postala dostupna krajem 1970-ih.
Na osnovu decenija posmatranja od početka satelitske ere, znamo da su oluje na južnoj hemisferi oko 24 posto jače od onih na sjevernoj hemisferi.
Ovo je prikazano na mapi ispod, koja prikazuje uočeni prosječni godišnji intenzitet oluja za južnu hemisferu (gore), sjevernu hemisferu (u sredini) i razliku između njih (dolje) od 1980. do 2018. (Imajte na umu da se Južni pol nalazi na vrhu poređenja između prve i posljednje mape.)
Mapa prikazuje stalno visok intenzitet oluja u Južnom okeanu na južnoj hemisferi i njihovu koncentraciju u Tihom i Atlantskom okeanu (zasjenjeno narandžastom bojom) na sjevernoj hemisferi. Mapa razlika pokazuje da su oluje jače na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi (zasjenjeno narandžastom bojom) na većini geografskih širina.
Iako postoji mnogo različitih teorija, niko ne nudi konačno objašnjenje za razliku u olujama između dvije hemisfere.
Otkrivanje razloga čini se teškim zadatkom. Kako razumjeti tako složen sistem koji se proteže hiljadama kilometara kao što je atmosfera? Ne možemo staviti Zemlju u teglu i proučavati je. Međutim, upravo to rade naučnici koji proučavaju fiziku klime. Primjenjujemo zakone fizike i koristimo ih da bismo razumjeli Zemljinu atmosferu i klimu.
Najpoznatiji primjer ovog pristupa je pionirski rad dr. Shura Manabea, koji je 2021. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku „za svoje pouzdano predviđanje globalnog zagrijavanja“. Njegova predviđanja zasnivaju se na fizičkim modelima Zemljine klime, od najjednostavnijih jednodimenzionalnih temperaturnih modela do potpunih trodimenzionalnih modela. Proučava odgovor klime na porast nivoa ugljičnog dioksida u atmosferi putem modela različite fizičke složenosti i prati signale koji se pojavljuju iz osnovnih fizičkih fenomena.
Kako bismo bolje razumjeli oluje na južnoj hemisferi, prikupili smo nekoliko dokaza, uključujući podatke iz klimatskih modela zasnovanih na fizici. U prvom koraku proučavamo zapažanja u smislu distribucije energije po Zemlji.
Budući da je Zemlja sfernog oblika, njena površina neravnomjerno prima sunčevo zračenje od Sunca. Većina energije se prima i apsorbira na ekvatoru, gdje sunčevi zraci direktnije udaraju u površinu. Nasuprot tome, polovi koje svjetlost udara pod strmim uglovima primaju manje energije.
Decenije istraživanja su pokazale da snaga oluje dolazi od ove razlike u energiji. U suštini, one pretvaraju "statičku" energiju pohranjenu u ovoj razlici u "kinetičku" energiju kretanja. Ovaj prelaz se dešava kroz proces poznat kao "baroklinska nestabilnost".
Ovo gledište sugerira da upadna sunčeva svjetlost ne može objasniti veći broj oluja na južnoj hemisferi, budući da obje hemisfere primaju istu količinu sunčeve svjetlosti. Umjesto toga, naša opservacijska analiza sugerira da bi razlika u intenzitetu oluja između juga i sjevera mogla biti posljedica dva različita faktora.
Prvo, transport energije okeana, često nazivan "transportnom trakom". Voda tone blizu Sjevernog pola, teče duž okeanskog dna, diže se oko Antarktika i teče nazad na sjever duž ekvatora, noseći sa sobom energiju. Krajnji rezultat je prenos energije sa Antarktika na Sjeverni pol. To stvara veći energetski kontrast između ekvatora i polova na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi, što rezultira jačim olujama na južnoj hemisferi.
Drugi faktor su velike planine na sjevernoj hemisferi, koje, kako je Manabeov raniji rad sugerirao, prigušuju oluje. Zračne struje preko velikih planinskih lanaca stvaraju fiksne uspone i padove koji smanjuju količinu energije dostupne za oluje.
Međutim, sama analiza posmatranih podataka ne može potvrditi ove uzroke, jer previše faktora djeluje i međusobno djeluje istovremeno. Također, ne možemo isključiti pojedinačne uzroke da bismo testirali njihov značaj.
Da bismo to učinili, moramo koristiti klimatske modele kako bismo proučili kako se oluje mijenjaju kada se uklone različiti faktori.
Kada smo u simulaciji izgladili Zemljine planine, razlika u intenzitetu oluja između hemisfera se prepolovila. Kada smo uklonili okeansku pokretnu traku, druga polovina razlike u olujama je nestala. Tako smo, po prvi put, otkrili konkretno objašnjenje za oluje na južnoj hemisferi.
Budući da su oluje povezane s ozbiljnim društvenim utjecajima poput ekstremnih vjetrova, temperatura i padavina, važno pitanje na koje moramo odgovoriti je hoće li buduće oluje biti jače ili slabije.
Primajte e-poštom odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa. Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Primajte e-poštom odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa. Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Ključni alat u pripremi društava za suočavanje s posljedicama klimatskih promjena je pružanje prognoza zasnovanih na klimatskim modelima. Nova studija sugerira da će prosječne oluje na južnoj hemisferi postati intenzivnije prema kraju stoljeća.
Naprotiv, predviđa se da će promjene u prosječnom godišnjem intenzitetu oluja na sjevernoj hemisferi biti umjerene. To je dijelom zbog konkurentnih sezonskih efekata između zagrijavanja u tropima, što oluje čini jačima, i brzog zagrijavanja na Arktiku, što ih čini slabijima.
Međutim, klima ovdje i sada se mijenja. Kada pogledamo promjene u posljednjih nekoliko decenija, otkrivamo da su prosječne oluje postale intenzivnije tokom godine na južnoj hemisferi, dok su promjene na sjevernoj hemisferi bile zanemarive, što je u skladu s predviđanjima klimatskih modela za isti period.
Iako modeli potcjenjuju signal, oni ukazuju na promjene koje se događaju iz istih fizičkih razloga. To jest, promjene u okeanu povećavaju oluje jer se toplija voda kreće prema ekvatoru, a hladnija voda se donosi na površinu oko Antarktika da je zamijeni, što rezultira jačim kontrastom između ekvatora i polova.
Na sjevernoj hemisferi, promjene u okeanima su kompenzirane gubitkom morskog leda i snijega, što uzrokuje da Arktik apsorbira više sunčeve svjetlosti i slabi kontrast između ekvatora i polova.
Ulozi u dobijanju tačnog odgovora su visoki. Za budući rad bit će važno utvrditi zašto modeli podcjenjuju uočeni signal, ali će biti podjednako važno dobiti tačan odgovor iz pravih fizičkih razloga.
Xiao, T. i dr. (2022) Oluje na južnoj hemisferi uzrokovane oblicima reljefa i cirkulacijom okeana, Zbornik radova Nacionalne akademije nauka Sjedinjenih Američkih Država, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Primajte e-poštom odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa. Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Primajte e-poštom odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa. Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Objavljeno pod CC licencom. Neadaptirani materijal možete u cijelosti reproducirati za nekomercijalnu upotrebu uz link do Carbon Briefa i link do članka. Za komercijalnu upotrebu, molimo kontaktirajte nas.