Profesorica Tiffany Shaw, profesorica, Odjel za geoznanosti, Sveučilište u Chicagu
Južna hemisfera je vrlo turbulentno mjesto. Vjetrovi na raznim geografskim širinama opisani su kao "burnih četrdeset stupnjeva", "bijesnih pedeset stupnjeva" i "vrištećih šezdeset stupnjeva". Valovi dosežu čak 24 metra.
Kao što svi znamo, ništa na sjevernoj hemisferi ne može se mjeriti s jakim olujama, vjetrom i valovima na južnoj hemisferi. Zašto?
U novoj studiji objavljenoj u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, moji kolege i ja otkrivamo zašto su oluje češće na južnoj hemisferi nego na sjevernoj.
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 klimatskim modeliranjem globalnog zatopljenja.
Ove promjene su važne jer znamo da jače oluje mogu dovesti do težih utjecaja poput ekstremnih vjetrova, temperatura i oborina.
Dugo vremena, većina opažanja vremena na Zemlji obavljala se s kopna. To je znanstvenicima 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 opažanja 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 karti ispod, koja prikazuje 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 je Južni pol na vrhu usporedbe između prve i posljednje karte.)
Karta prikazuje stalno visok intenzitet oluja u Južnom oceanu na južnoj hemisferi i njihovu koncentraciju u Tihom i Atlantskom oceanu (zasjenjeno narančastom bojom) na sjevernoj hemisferi. Karta razlika pokazuje da su oluje jače na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi (zasjenjeno narančastom bojom) na većini geografskih širina.
Iako postoji mnogo različitih teorija, nitko ne nudi konačno objašnjenje za razliku u olujama između dvije hemisfere.
Otkrivanje razloga čini se teškim zadatkom. Kako razumjeti tako složen sustav koji se proteže tisućama kilometara kao što je atmosfera? Ne možemo staviti Zemlju u staklenku i proučavati je. Međutim, upravo to rade znanstvenici koji proučavaju fiziku klime. Primjenjujemo zakone fizike i koristimo ih kako 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 zatopljenja“. Njegova predviđanja temelje se na fizičkim modelima Zemljine klime, od najjednostavnijih jednodimenzionalnih temperaturnih modela do potpunih trodimenzionalnih modela. Proučava odgovor klime na porast razine ugljikovog dioksida u atmosferi putem modela različite fizičke složenosti i prati signale koji se pojavljuju iz temeljnih fizičkih pojava.
Kako bismo bolje razumjeli oluje na južnoj hemisferi, prikupili smo nekoliko dokaza, uključujući podatke iz klimatskih modela temeljenih na fizici. U prvom koraku proučavamo opažanja u smislu načina na koji se energija distribuira po Zemlji.
Budući da je Zemlja kugla, njezina površina neravnomjerno prima sunčevo zračenje od Sunca. Većina energije prima se i apsorbira na ekvatoru, gdje sunčeve zrake izravnije udaraju u površinu. Nasuprot tome, polovi koje svjetlost udara pod strmim kutovima primaju manje energije.
Desetljeća istraživanja pokazala su da snaga oluje proizlazi iz te razlike u energiji. U biti, oni pretvaraju "statičku" energiju pohranjenu u toj razlici u "kinetičku" energiju gibanja. Ovaj prijelaz događa se 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 dvaju različitih čimbenika.
Prvo, prijenos energije oceana, često nazivan „transportnom trakom“. Voda tone blizu Sjevernog pola, teče duž oceanskog dna, diže se oko Antarktike i teče natrag na sjever duž ekvatora, noseći sa sobom energiju. 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 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 promatranih podataka ne može potvrditi te uzroke, jer previše čimbenika djeluje i međusobno djeluje istovremeno. Također, ne možemo isključiti pojedinačne uzroke kako bismo testirali njihovu značajnost.
Da bismo to učinili, moramo koristiti klimatske modele kako bismo proučili kako se oluje mijenjaju kada se uklone različiti čimbenici.
Kada smo u simulaciji izgladili Zemljine planine, razlika u intenzitetu oluja između hemisfera se prepolovila. Kada smo uklonili oceansku pokretnu traku, druga polovica razlike u olujama je nestala. Tako prvi put otkrivamo konkretno objašnjenje za oluje na južnoj hemisferi.
Budući da su oluje povezane s ozbiljnim društvenim utjecajima poput ekstremnih vjetrova, temperatura i oborina, važno pitanje na koje moramo odgovoriti jest hoće li buduće oluje biti jače ili slabije.
Primajte sažetke svih ključnih članaka i radova s ​​Carbon Briefa putem e-pošte. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Primajte sažetke svih ključnih članaka i radova s ​​Carbon Briefa putem e-pošte. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Ključni alat u pripremi društava za suočavanje s posljedicama klimatskih promjena je pružanje prognoza temeljenih na klimatskim modelima. Nova studija sugerira da će prosječne oluje na južnoj hemisferi postati intenzivnije prema kraju stoljeća.
Naprotiv, predviđa se da će promjene prosječnog godišnjeg intenziteta oluja na sjevernoj hemisferi biti umjerene. To je dijelom zbog konkurentskih sezonskih učinaka 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 tijekom posljednjih nekoliko desetljeća, otkrivamo da su prosječne oluje postale intenzivnije tijekom godine na južnoj hemisferi, dok su promjene na sjevernoj hemisferi bile zanemarive, što je u skladu s predviđanjima klimatskih modela za isto razdoblje.
Iako modeli podcjenjuju signal, oni ukazuju na promjene koje se događaju iz istih fizičkih razloga. To jest, promjene u oceanu povećavaju oluje jer se toplija voda kreće prema ekvatoru, a hladnija voda se donosi na površinu oko Antarktike kako bi je zamijenila, što rezultira jačim kontrastom između ekvatora i polova.
Na sjevernoj hemisferi, promjene u oceanima kompenzirane su gubitkom morskog leda i snijega, što uzrokuje da Arktik apsorbira više sunčeve svjetlosti i slabi kontrast između ekvatora i polova.
Ulozi dobivanja točnog odgovora su visoki. Za budući rad bit će važno utvrditi zašto modeli podcjenjuju opaženi signal, ali jednako će važno biti dobiti točan odgovor iz pravih fizičkih razloga.
Xiao, T. i dr. (2022.) Oluje na južnoj hemisferi zbog oblika reljefa i cirkulacije oceana, Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Primajte sažetke svih ključnih članaka i radova s ​​Carbon Briefa putem e-pošte. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Primajte sažetke svih ključnih članaka i radova s ​​Carbon Briefa putem e-pošte. Više o našem biltenu saznajte ovdje.
Objavljeno pod CC licencom. Neprilagođeni materijal možete u cijelosti reproducirati za nekomercijalnu upotrebu uz poveznicu na Carbon Brief i poveznicu na članak. Za komercijalnu upotrebu kontaktirajte nas.