Profesorica Tiffany Shaw, profesorica, Odjel za geoznanosti, Sveučilište u Chicagu
Južna hemisfera je vrlo turbulentno mjesto.Vjetrovi na različitim geografskim širinama opisani su kao "urlajući četrdeset stupnjeva", "bijesni pedeset stupnjeva" i "vrišteći šezdeset stupnjeva".Valovi dosežu nevjerojatnih 78 stopa (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 linija dokaza iz opažanja, teorije i klimatskih modela, naši rezultati ukazuju na temeljnu ulogu globalnih oceanskih "pokretnih 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.Ovo je u skladu s modeliranjem klimatskog modela globalnog zatopljenja.
Ove su promjene važne jer znamo da jače oluje mogu dovesti do ozbiljnijih utjecaja poput ekstremnih vjetrova, temperatura i padalina.
Dugo se vremena većina promatranja vremena na Zemlji vršila s kopna.To je znanstvenicima 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 promatranja nisu postala dostupna u kasnim 1970-ima.
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 prikazuje promatrani prosječni godišnji intenzitet oluje za južnu hemisferu (gore), sjevernu hemisferu (središte) i razliku između njih (dolje) od 1980. do 2018. (Imajte na umu da je Južni pol na vrh usporedbe između prve i posljednje karte.)
Karta pokazuje postojano visok intenzitet oluja u Južnom oceanu na južnoj hemisferi i njihovu koncentraciju u Tihom i Atlantskom oceanu (osjenčano narančastom bojom) na sjevernoj hemisferi.Karta razlika pokazuje da su oluje jače na južnoj hemisferi nego na sjevernoj hemisferi (narančasto sjenčanje) na većini geografskih širina.
Iako postoji mnogo različitih teorija, nitko ne nudi konačno objašnjenje za razliku u olujama između dviju hemisfera.
Čini se da je otkrivanje razloga težak zadatak.Kako razumjeti tako složen sustav koji se proteže tisućama kilometara kao što je atmosfera?Ne možemo staviti Zemlju u staklenku i proučavati je.No, to je upravo ono što rade znanstvenici koji proučavaju fiziku klime.Primjenjujemo zakone fizike i koristimo ih za razumijevanje Zemljine atmosfere i klime.
Najpoznatiji primjer ovog pristupa je pionirski rad dr. Shuroa Manabea, koji je 2021. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku "za pouzdano predviđanje globalnog zatopljenja".Njegova predviđanja temelje se na fizičkim modelima Zemljine klime, u rasponu od najjednostavnijih jednodimenzionalnih modela temperature do potpunih trodimenzionalnih modela.Proučava odgovor klime na rastuće razine ugljičnog dioksida u atmosferi kroz modele različite fizičke složenosti i prati pojavne signale temeljnih fizičkih fenomena.
Kako bismo razumjeli više oluja na južnoj hemisferi, prikupili smo nekoliko linija dokaza, uključujući podatke iz klimatskih modela temeljenih na fizici.U prvom koraku proučavamo opažanja u smislu kako 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 padaju na površinu.Nasuprot tome, stupovi koje svjetlost pogađa 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 ovoj 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 promatračka analiza sugerira da bi razlika u intenzitetu oluje između juga i sjevera mogla biti posljedica dva različita faktora.
Prvo, prijenos energije oceana, koji se često naziva "pokretnom trakom".Voda tone blizu Sjevernog pola, teče duž dna oceana, diže se oko Antarktike i teče natrag prema sjeveru 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, kao što je Manabeov raniji rad sugerirao, prigušuju oluje.Zračna strujanja iznad velikih planinskih lanaca stvaraju fiksne uspone i padove koji smanjuju količinu energije dostupnu za oluje.
Međutim, sama analiza promatranih podataka ne može potvrditi ove uzroke, jer previše čimbenika djeluje i međusobno djeluje istovremeno.Također, ne možemo isključiti pojedinačne uzroke kako bismo testirali njihovu važnost.
Da bismo to učinili, moramo koristiti klimatske modele da proučimo kako se oluje mijenjaju kada se uklone različiti čimbenici.
Kad smo u simulaciji izravnali Zemljine planine, razlika u intenzitetu oluje između hemisfera bila je prepolovljena.Kad smo uklonili pokretnu traku oceana, druga polovica razlike u oluji je nestala.Tako po prvi put otkrivamo konkretno objašnjenje za oluje na južnoj hemisferi.
Budući da su oluje povezane s ozbiljnim 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 odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa putem e-pošte.Više o našem newsletteru saznajte ovdje.
Primajte odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa putem e-pošte.Više o našem newsletteru saznajte ovdje.
Ključni alat u pripremi društava za suočavanje s učincima klimatskih promjena je davanje 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 u prosječnom godišnjem intenzitetu oluja na sjevernoj hemisferi biti umjerene.To je djelomično zbog konkurentskih sezonskih učinaka između zagrijavanja u tropima, koje čini oluje jačima, i brzog zagrijavanja na Arktiku, koje ih čini slabijima.
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 klimatskih modela tijekom istog razdoblja .
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 pomiče prema ekvatoru, a hladnija voda dolazi na površinu oko Antarktika da je zamijeni, što rezultira jačim kontrastom između ekvatora i polova.
Na sjevernoj hemisferi promjene u oceanu kompenziraju se gubitkom morskog leda i snijega, uzrokujući da Arktik apsorbira više sunčeve svjetlosti i slabi kontrast između ekvatora i polova.
Ulozi u dobivanje pravog odgovora su visoki.Bit će važno za budući rad utvrditi zašto modeli podcjenjuju promatrani signal, ali će biti jednako važno dobiti pravi odgovor iz pravih fizičkih razloga.
Xiao, T. i sur.(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 odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa putem e-pošte.Više o našem newsletteru saznajte ovdje.
Primajte odabrane sažetke svih ključnih članaka i radova iz Carbon Briefa putem e-pošte.Više o našem newsletteru saznajte ovdje.
Objavljeno pod CC licencom.Možete reproducirati neprilagođeni materijal u cijelosti za nekomercijalnu upotrebu s vezom na Carbon Brief i vezom na članak.Molimo kontaktirajte nas za komercijalnu upotrebu.