Profesor Tiffany Shaw, profesor, Odsjek za geonauke, Univerzitet u Čikagu
Južna hemisfera je veoma turbulentno mesto.Vjetrovi na različitim geografskim širinama su opisani kao „urlajući četrdeset stepeni“, „besni pedeset stepeni“ i „vrišteći šezdeset stepeni“.Talasi dosežu ogromnih 78 stopa (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 Proceedings of the National Academy of Sciences, moje kolege i ja otkrivamo zašto su oluje češće na južnoj nego na sjevernoj hemisferi.
Kombinirajući nekoliko linija dokaza iz opservacija, teorije i klimatskih modela, naši rezultati ukazuju na osnovnu ulogu globalnih okeanskih „transportnih traka“ i velikih planina na sjevernoj hemisferi.
Također pokazujemo da su s vremenom oluje na južnoj hemisferi postajale sve intenzivnije, dok one na sjevernoj hemisferi nisu.Ovo je u skladu sa modeliranjem klimatskog modela globalnog zagrijavanja.
Ove promjene su važne jer znamo da jače oluje mogu dovesti do ozbiljnijih utjecaja kao što su ekstremni vjetrovi, temperature i padavine.
Dugo vremena većina posmatranja vremena na Zemlji vršena je sa kopna.To je naučnicima dalo jasnu sliku oluje 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 kasnih 1970-ih.
Iz 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 posmatrani prosječni godišnji intenzitet oluje za južnu hemisferu (gore), sjevernu hemisferu (centar) i razliku između njih (dolje) od 1980. do 2018. (Imajte na umu da je Južni pol na vrh poređenja između prve i posljednje karte.)
Karta pokazuje stalno visok intenzitet oluja u Južnom okeanu na južnoj hemisferi i njihovu koncentraciju u Tihom i Atlantskom okeanu (osenčeno narandžasto) na sjevernoj hemisferi.Mapa razlika pokazuje da su oluje jače na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi (narandžasto sjenčanje) na većini geografskih širina.
Iako postoji mnogo različitih teorija, niko ne nudi definitivno objašnjenje za razliku u olujama između dvije hemisfere.
Čini se da je otkrivanje razloga težak zadatak.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 za razumijevanje Zemljine atmosfere i klime.
Najpoznatiji primjer ovog pristupa je pionirski rad dr. Shuro Manabea, koji je 2021. dobio Nobelovu nagradu za fiziku „za svoje pouzdano predviđanje globalnog zagrijavanja“.Njegova predviđanja su zasnovana na fizičkim modelima Zemljine klime, u rasponu od najjednostavnijih jednodimenzionalnih modela temperature do punopravnih trodimenzionalnih modela.Proučava reakciju klime na porast nivoa ugljičnog dioksida u atmosferi kroz modele različite fizičke složenosti i prati signale koji se pojavljuju iz osnovnih fizičkih pojava.
Da bismo razumjeli više oluja na južnoj hemisferi, prikupili smo nekoliko linija dokaza, uključujući podatke iz klimatskih modela zasnovanih na fizici.U prvom koraku proučavamo zapažanja u smislu kako je energija raspoređena po Zemlji.
Budući da je Zemlja kugla, njena površina neravnomjerno prima sunčevo zračenje od Sunca.Većina energije se prima i apsorbira na ekvatoru, gdje sunčeve zrake direktnije udaraju o površinu.Nasuprot tome, stubovi na koje svjetlost pada pod strmim uglovima primaju manje energije.
Decenije istraživanja su pokazale da snaga oluje proizlazi iz ove razlike u energiji.U suštini, oni pretvaraju "statičku" energiju pohranjenu u ovoj razlici u "kinetičku" energiju kretanja.Ova tranzicija se događa 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 oluje između juga i sjevera mogla biti posljedica dva različita faktora.
Prvo, transport okeanske energije, koji se često naziva "transportna traka".Voda ponire blizu Sjevernog pola, teče duž okeanskog dna, diže se oko Antarktika i teče natrag na sjever duž ekvatora, noseći energiju sa sobom.Krajnji rezultat je prijenos energije sa Antarktika na Sjeverni pol.Ovo 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, kao što je Manabeov raniji rad sugerirao, prigušuju oluje.Zračne struje iznad 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 djeluje istovremeno.Također, ne možemo isključiti pojedinačne uzroke da bismo provjerili 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 oluje između hemisfera je prepolovljena.Kada smo uklonili okeansku pokretnu traku, druga polovina olujne razlike je nestala.Tako po prvi put otkrivamo konkretno objašnjenje za oluje na južnoj hemisferi.
Budući da su oluje povezane s teškim društvenim utjecajima kao što su ekstremni vjetrovi, temperature i padavine, važno pitanje na koje moramo odgovoriti je da li će buduće oluje biti jače ili slabije.
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Brief-a putem e-pošte.Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Brief-a putem e-pošte.Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Ključno sredstvo u pripremi društava za suočavanje s efektima klimatskih promjena je pružanje prognoza zasnovanih na klimatskim modelima.Nova studija sugerira da će prosječne oluje na južnoj hemisferi postati intenzivnije krajem stoljeća.
Naprotiv, predviđa se da će promjene prosječnog godišnjeg intenziteta oluja na sjevernoj hemisferi biti umjerene.To je dijelom zbog konkurentnih sezonskih efekata između zagrijavanja u tropima, koje čini oluje jačima, i brzog zagrijavanja na Arktiku, koje ih čini slabijim.
Međutim, klima se ovdje i sada 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 zanemarljive, što je u skladu s predviđanjima klimatskog modela u istom periodu. .
Iako modeli potcjenjuju signal, oni ukazuju na promjene koje se javljaju iz istih fizičkih razloga.To jest, promjene u okeanu povećavaju oluje jer se toplija voda kreće prema ekvatoru, a hladnija voda se izvlači na površinu oko Antarktika kako bi je zamijenila, što rezultira jačim kontrastom između ekvatora i polova.
Na sjevernoj hemisferi promjene okeana su nadoknađene gubitkom morskog leda i snijega, što uzrokuje da Arktik apsorbira više sunčeve svjetlosti i slabi kontrast između ekvatora i polova.
Ulozi u dobijanju pravog odgovora su visoki.Za budući rad će biti važno utvrditi zašto modeli potcjenjuju uočeni signal, ali će biti jednako važno dobiti pravi odgovor iz pravih fizičkih razloga.
Xiao, T. et al.(2022) Oluje na južnoj hemisferi zbog reljefa i cirkulacije okeana, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Brief-a putem e-pošte.Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Brief-a putem e-pošte.Saznajte više o našem biltenu ovdje.
Objavljeno pod CC licencom.Neprilagođeni materijal možete reproducirati u cijelosti za nekomercijalnu upotrebu s vezom na Carbon Brief i vezom na članak.Molimo kontaktirajte nas za komercijalnu upotrebu.