Profesor Tiffany Shaw, profesor, Odjel za geoznance, Univerzitet u Čikagu
Južna hemisfera je vrlo nemirno mjesto. Vjetrovi na raznim širinama opisani su kao "urlikajući četrdeset stepeni", "žestokih pedeset stepeni" i "vrištajući šezdeset stepeni". Valovi dostižu nevjerojatni 78 stopa (24 metra).
Kao što svi znamo, ništa na sjevernoj hemisferi ne može uskladiti teške oluje, vjetar i valove na južnoj hemisferi. Zašto?
U novoj studiji objavljenoj u postupku Nacionalne akademije nauka, mojih kolega i otkrivam zašto su oluje češći na južnoj hemisferi nego na sjeveru.
Kombinovanje nekoliko redaka dokaza iz zapažanja, teorije i klimatskih modela, naših rezultata ukazuju na temeljnu ulogu globalnih okeanskih "transportnih kaiševa" i velikih planina na sjevernoj hemisferi.
Takođe pokazujemo da su vremenom, oluje na južnoj hemisferi postale intenzivnije, dok one na sjevernoj hemisferi nisu. To je u skladu sa klimatskim modelom globalnog zagrijavanja.
Ove promjene su bitne, jer znamo da jače oluje mogu dovesti do težih utjecaja poput ekstremnih vjetrova, temperatura i kiše.
Dugo se većina zapažanja na Zemlji napravljena od zemlje. Ovo je naučnicima dalo jasnu sliku oluje na sjevernoj hemisferi. Međutim, na južnoj hemisferi, koja pokriva oko 20 posto zemlje, nismo dobili jasnu sliku oluje dok se satelitska zapažanja postanu dostupna krajem 1970-ih.
Od desetljeća promatranja od početka satelitske ere znamo da su oluje na južnoj hemisferi oko 24 posto jače od onih na sjevernoj hemisferi.
To se prikazuje na donjoj karti, što pokazuje prosječni godišnji intenzitet oluje za južnu hemisferu (vrh), sjevernu hemisferu (sredinu) i razliku između njih (dno) od 1980. do 2018. godine. (Napišite da je Južni pol na vrhu usporednog i posljednje karte.)
Mapa pokazuje trajno visok intenzitet oluja u južnom okeanu na južnoj hemisferi i njihovu koncentraciju u Tihom okeanu i Atlantskim okeanima (zasjenjena u narančastoj) na sjevernoj hemisferi. Razlika karta pokazuje da su oluje jače na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi (narančasto zasjenjenju) na većini širina.
Iako postoji mnogo različitih teorija, niko ne nudi konačno objašnjenje za razliku u olujama između dvije hemisfere.
Saznajući razloge izgleda težak zadatak. Kako razumjeti takav složeni sustav koji se proteže hiljadama kilometara kao atmosfere? Ne možemo zemlju staviti u teglu i proučimo. Međutim, upravo to rade naučnici koji rade fiziku klime. Primjenjujemo zakone fizike i koristimo ih za razumijevanje Zemljine atmosfere i klime.
Najpoznatiji primjer ovog pristupa je pionirski rad dr. Shuro Manabe, koji je dobio Nobelovu nagradu 2021 u fizici "za svoje pouzdano predviđanje globalnog zagrijavanja." Njegova predviđanja temelje se na fizičkim modelima Zemljine klime, u rasponu od najjednostavnijih jednodimenzionalnih modela temperature u potpunosti trodimenzionalni modeli. Studira odgovor na klimat na rastuće razine ugljičnog dioksida u atmosferi kroz modele različitih fizičkih složenosti i monitora nastalih signala iz osnovnih fizičkih pojava.
Da bismo razumjeli više oluja na južnoj hemisferi, prikupili smo nekoliko linija dokaza, uključujući podatke iz klimatskih modela zasnovanih na fizikama. U prvom koraku studiramo zapažanja u pogledu kako se energija distribuira po zemlji.
Budući da je zemlja sfera, njegova površina prima solarno zračenje neravnomjerno od Sunca. Većina energije se prima i apsorbira u ekvatoru, gdje su sunčevi zraci ravnomjerniju ravnomjerniju direktno. Suprotno tome, stupovi koji svjetlo hitovi u strmim uglovima prima manje energije.
Desetljeća istraživanja pokazala su da snaga oluje dolazi iz ove razlike u energiji. U suštini, oni pretvore u "statičko" energiju pohranjenu u ovoj razlici u "kinetičku" energiju kretanja. Ova tranzicija nastaje kroz proces poznat kao "baroklinska nestabilnost".
Ovo mišljenje sugerira da incidentna sunčanica ne može objasniti veći broj oluja na južnoj hemisferi, jer obje hemisfere dobivaju istu količinu sunčeve svjetlosti. Umjesto toga, naša promatračka analiza sugerira da bi razlika u intenzitetu oluje između juga i sjevera mogla biti posljedica dva različita faktora.
Prvo, prevoz okeanske energije, često naziva "transportnim pojasom". Vodeni sudoperi u blizini sjevernog pola, teče duž okeanskog dna, diže se oko Antarktike i teče na sjever prema ekvatoru, noseći energiju. Krajnji rezultat je prijenos energije iz Antarktike na sjeverni pol. To stvara veću energetsku kontrast između ekvatora i stupova na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi, što rezultira strožim olujama na južnoj hemisferi.
Drugi faktor su velike planine na sjevernoj hemisferi, što je, kao što je ranije predložio Manabeov radno djelo, prigušene oluje. Air Currents preko velikih planinskih raspona stvaraju fiksne visine i niže koje smanjuju količinu energije dostupne za oluje.
Međutim, sama analiza opaženih podataka ne može potvrditi ove uzroke, jer previše faktora radi i interakcija istovremeno. Takođe, ne možemo isključiti pojedine uzroke za testiranje njihovog značaja.
Da biste to učinili, moramo koristiti klimatske modele za proučavanje kako se oluje mijenjaju kada se uklone različiti faktori.
Kad smo izgladili Zemljine planine u simulaciji, razlika u intenzitetu oluje između hemisfera je prepolovljena. Kad smo uklonili kaiš za transportna traka, druga polovina razlike u oluji nije nestala. Tako smo prvi put otkrili konkretno objašnjenje za oluje na južnoj hemisferi.
Budući da su oluje povezane s teškim društvenim utjecajima, poput ekstremnih vjetrova, temperatura i padavina, važno pitanje koje moramo odgovoriti je da li će buduće oluje biti jače ili slabije.
Primite kutirirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Chart e-poštom. Saznajte više o našem biltenu ovde.
Primite kutirirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Chart e-poštom. Saznajte više o našem biltenu ovde.
Ključni alat u pripremi društava za nošenje sa efektima klimatskih promjena je pružanje predviđanja na osnovu klimatskih modela. Nova studija sugerira da će prosječne oluje južne hemisfere postati intenzivnije do kraja vijeka.
Naprotiv, predviđa se promjene u prosječnom godišnjem intenzitetu oluja na sjevernoj hemisferi umjerene. To je dijelom zbog konkurentskih sezonskih efekata između zagrijavanja u tropima, što oluje čini jačima i brzo zagrijavanje na Arktiku, što ih čini slabijim.
Međutim, klima je 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 u sjevernom hemisferu zanemarivane, u skladu s predviđanjima klimatskih modela u istom periodu.
Iako modeli podcjenjuju signal, oni ukazuju na promjene koje se događaju iz istih fizičkih razloga. Odnosno, promjene u oceanu povećavaju oluje jer se topliji voda kreće prema ekvatoru i hladnija voda donosi se na površinu oko Antarktike kako bi je rezultiralo jačim kontrastima između ekvatora i stupova.
Na sjeveru hemisfere, oceanske promjene su nadoknađene gubitkom morskog leda i snijega, uzrokujući arktički da apsorbuje više sunčeve svjetlosti i slabimo kontrast između ekvatora i stupova.
Ulozi za dobivanje ispravnog odgovora su visoki. Bit će važno za budući rad kako bi se utvrdilo zašto modeli podcjenjuju promatrani signal, ali bit će jednako važno dobiti pravi odgovor iz pravih fizičkih razloga.
Xiao, T. i sur. (2022) Oluju na južnoj hemisferi zbog oblika za zemljište i oceanske cirkulacije, postupak Nacionalne akademije nauka Sjedinjenih Američkih Država, doi: 10.1073 / PNAS.212351299
Primite kutirirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Chart e-poštom. Saznajte više o našem biltenu ovde.
Primite kutirirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Chart e-poštom. Saznajte više o našem biltenu ovde.
Objavljeno pod licencom CC-a. Možete reproducirati neprikladno materijal u cijelosti za nekomercijalnu upotrebu s vezom do podneska ugljika i vezu do članka. Molimo kontaktirajte nas za komercijalnu upotrebu.