Profesorica Tiffany Shaw, profesorica, Odjel za geoznanosti, Sveučilište u Chicagu
Južna hemisfera je vrlo turbulentno mjesto. Vjetrovi na raznim zemljopisnim širinama opisani su kao "urlajući četrdeset stupnjeva", "bijes pedeset stupnjeva" i "vrištanje šezdeset stupnjeva". Valovi dosežu nevjerojatnih 78 stopa (24 metra).
Kao što svi znamo, ništa na sjevernoj hemisferi ne može uskladiti s jakim olujama, vjetrom i valovima na južnoj hemisferi. Zašto?
U novoj studiji objavljenoj u Zborniku Nacionalne akademije znanosti, moje kolege i ja otkrivamo zašto su oluje češće na južnoj hemisferi nego na sjeveru.
Kombinirajući nekoliko dokaza iz opažanja, teorije i klimatskih modela, naši rezultati ukazuju na temeljnu ulogu globalnih oceanskih „transportnih traka“ i velikih planina na sjevernoj hemisferi.
Također pokazujemo da su s vremenom oluje na južnoj hemisferi postale intenzivnije, dok one na sjevernoj hemisferi nisu. To je u skladu s modeliranjem klimatskog modela globalnog zagrijavanja.
Te su promjene važne jer znamo da jače oluje mogu dovesti do težeg utjecaja poput ekstremnih vjetrova, temperatura i kiše.
Dugo je većina promatranja vremenskih prilika na zemlji napravljena od zemlje. To je znanstvenicima dalo jasnu sliku oluje na sjevernoj hemisferi. Međutim, na južnoj hemisferi, koja pokriva oko 20 posto zemlje, nismo dobili jasnu sliku oluja sve dok satelitska promatranja nisu postala dostupna krajem 1970 -ih.
Iz desetljeća promatranja od početka satelitske ere znamo da su oluje na južnoj hemisferi oko 24 posto jače od onih na sjevernoj hemisferi.
To je prikazano na donjoj karti, koja pokazuje promatrani prosječni godišnji intenzitet oluje za južnu hemisferu (vrh), sjevernu hemisferu (centar) i razliku između njih (dna) od 1980. do 2018. (imajte na umu da je Južni pol na vrhu usporedbe između prvih i posljednjih karata.)
Karta prikazuje uporno visoki intenzitet oluja u južnom oceanu na južnoj hemisferi i njihovu koncentraciju u Tihom oceanu i atlantskom oceanu (zasjenjenom narančastom) na sjevernoj hemisferi. Mapa razlika pokazuje da su oluje jače na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi (narančasto sjenčanje) na većini širine.
Iako postoji mnogo različitih teorija, nitko ne nudi konačno objašnjenje za razliku u olujama između dvije hemisfere.
Otkrivanje razloga čini se da je težak zadatak. Kako razumjeti tako složen sustav koji se proteže tisuće kilometara kao atmosfera? Ne možemo staviti zemlju u staklenku i proučiti je. Međutim, upravo to rade znanstvenici koji proučavaju fiziku klime. Primjenjujemo zakone fizike i koristimo ih za razumijevanje atmosfere i klime Zemlje.
Najpoznatiji primjer ovog pristupa je pionirski rad dr. Shura Manabea, koji je primio Nobelovu nagradu za fiziku 2021. "za svoje pouzdano predviđanje globalnog zagrijavanja". Njegova predviđanja temelje se na fizičkim modelima zemaljske klime, u rasponu od najjednostavnijih jednodimenzionalnih temperaturnih modela do punopravnih trodimenzionalnih modela. Proučava odgovor klime na rastuću razinu ugljičnog dioksida u atmosferi kroz modele različite fizičke složenosti i monitora koji se pojavljuju u nastajanju iz temeljnih fizičkih pojava.
Da bismo razumjeli više oluja na južnoj hemisferi, prikupili smo nekoliko dokaza, uključujući podatke iz klimatskih modela utemeljenih na fizici. U prvom koraku proučavamo opažanja u smislu načina na koji se energija distribuira po zemlji.
Budući da je zemlja sfera, njegova površina neravno prima sunčevo zračenje od Sunca. Većina energije se primi i apsorbira na ekvatoru, gdje sunčeve zrake izravno pogađaju površinu. Suprotno tome, stupovi koji svjetlo pogađaju pod strmim kutovima dobivaju manje energije.
Desetljeća istraživanja pokazala su da snaga oluje dolazi iz te razlike u energiji. U osnovi, oni pretvaraju "statičku" energiju pohranjenu u ovoj razlici u "kinetičku" energiju pokreta. Ovaj se prijelaz događa kroz proces poznat kao "baroklinička nestabilnost".
Ovo stajalište sugerira da sunčeva svjetlost 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, transport oceanske energije, koji se često naziva "transportni trak". Voda tone blizu sjevernog pola, teče duž oceanskog dna, diže se oko Antarktike i teče natrag prema sjeveru duž ekvatora, noseći energiju sa sobom. Krajnji rezultat je prijenos energije s Antarktike na Sjeverni pol. To stvara veći energetski kontrast između ekvatora i polova na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi, što je rezultiralo jačim olujama na južnoj hemisferi.
Drugi faktor su velike planine na sjevernoj hemisferi, koje, kako sugerira Manabeovo ranije, prigušilo je oluje. Zračne struje preko velikih planinskih raspona stvaraju fiksne visine i padove koje smanjuju količinu energije dostupne za oluje.
Međutim, samo analiza promatranih podataka ne može potvrditi ove uzroke, jer previše čimbenika djeluje i interakcija istovremeno. Također, ne možemo isključiti pojedinačne uzroke kako bismo testirali njihov značaj.
Da bismo to učinili, moramo koristiti klimatske modele kako bismo proučili kako se oluje mijenjaju kada se uklone različiti čimbenici.
Kad smo izgladili Zemljine planine u simulaciji, razlika u intenzitetu oluje između hemisfera bila je prepolovljena. Kad smo uklonili transportnu traku oceana, druga polovica razlika u oluji nestala je. Tako smo prvi put otkrili konkretno objašnjenje oluje na južnoj hemisferi.
Budući da su oluje povezane s teškim društvenim utjecajima kao što su ekstremni vjetrovi, temperature i oborine, važno pitanje na koje moramo odgovoriti je hoće li buduće oluje biti jače ili slabije.
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Smart e -poštom. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Smart e -poštom. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Ključni alat u pripremi društava za suočavanje s učincima klimatskih promjena je pružanje prognoze na temelju klimatskih modela. Nova studija sugerira da će prosječne oluje južne hemisfere postati intenzivnije krajem stoljeća.
Naprotiv, predviđa se da će promjene prosječnog godišnjeg intenziteta oluja na sjevernoj hemisferi biti umjerene. To je dijelom zbog natjecateljskih sezonskih učinaka između zagrijavanja u tropima, što oluje čini jačim i brzog zagrijavanja na Arktiku, što ih čini slabijim.
Međutim, klima se ovdje i sada mijenja. Kad pogledamo promjene u posljednjih nekoliko desetljeća, otkrivamo da su prosječne oluje postale intenzivnije tijekom godine na južnoj hemisferi, dok su promjene na sjevernoj hemisferi bile zanemarive, u skladu s predviđanjima klimatskog modela u istom razdoblju.
Iako modeli podcjenjuju signal, oni ukazuju na promjene koje se događaju iz istih fizičkih razloga. Odnosno, promjene u oceanu povećavaju oluje jer se toplija voda kreće prema ekvatoru, a hladnija voda se dovodi na površinu oko Antarktika kako bi je zamijenila, što rezultira jačim kontrastom između ekvatora i stupova.
Na sjevernoj hemisferi promjene oceana nadoknađuju se gubitkom morskog leda i snijega, zbog čega Arktik apsorbira više sunčeve svjetlosti i slabeći kontrast između ekvatora i polova.
Ulozi za dobivanje pravog odgovora su visoki. Bit će važno da budući rad utvrdi zašto modeli podcjenjuju promatrani signal, ali bit će podjednako važno dobiti pravi odgovor iz pravih fizičkih razloga.
Xiao, T. i sur. (2022.) Oluje na južnoj hemisferi zbog oblika zemljišta i cirkulacije oceana, Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država, doi: 10.1073/pNAs.2123512119
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Smart e -poštom. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Primajte kurirane sažetke svih ključnih članaka i papira iz Carbon Smart e -poštom. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Objavljeno pod CC licencom. U cjelini možete reproducirati neprilagođeni materijal za nekomercijalnu upotrebu s poveznicom do kratka ugljika i poveznicom do članka. Molimo kontaktirajte nas za komercijalnu upotrebu.