Profesor Tiffany Shaw, profesor, Departamentul de Geoștiințe, Universitatea din Chicago
Emisfera sudică este un loc foarte turbulent. Vânturile la diferite latitudini au fost descrise ca fiind „urlătoare de patruzeci de grade”, „furiose de cincizeci de grade” și „urlătoare de șaizeci de grade”. Valurile ating o înălțime impresionantă de 24 de metri.
După cum știm cu toții, nimic din emisfera nordică nu se poate compara cu furtunile puternice, vântul și valurile din emisfera sudică. De ce?
Într-un nou studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, eu și colegii mei descoperim de ce furtunile sunt mai frecvente în emisfera sudică decât în ​​cea nordică.
Combinând mai multe dovezi din observații, teorie și modele climatice, rezultatele noastre indică rolul fundamental al „centurilor transportoare” oceanice globale și al munților mari din emisfera nordică.
De asemenea, demonstrăm că, în timp, furtunile din emisfera sudică au devenit mai intense, în timp ce cele din emisfera nordică nu. Acest lucru este în concordanță cu modelarea climatică a încălzirii globale.
Aceste schimbări sunt importante deoarece știm că furtunile mai puternice pot duce la impacturi mai severe, cum ar fi vânturi, temperaturi și precipitații extreme.
Multă vreme, majoritatea observațiilor vremii de pe Pământ au fost făcute de pe uscat. Acest lucru le-a oferit oamenilor de știință o imagine clară a furtunii din emisfera nordică. Cu toate acestea, în emisfera sudică, care acoperă aproximativ 20% din suprafața uscatului, nu am obținut o imagine clară a furtunilor până când observațiile din satelit nu au devenit disponibile la sfârșitul anilor 1970.
Din decenii de observații de la începutul erei sateliților, știm că furtunile din emisfera sudică sunt cu aproximativ 24% mai puternice decât cele din emisfera nordică.
Acest lucru este prezentat în harta de mai jos, care arată intensitatea medie anuală observată a furtunilor pentru emisfera sudică (sus), emisfera nordică (centru) și diferența dintre acestea (jos) din 1980 până în 2018. (Rețineți că Polul Sud se află în partea de sus a comparației dintre prima și ultima hartă.)
Harta arată intensitatea persistent ridicată a furtunilor în Oceanul de Sud din emisfera sudică și concentrația acestora în oceanele Pacific și Atlantic (umbrite cu portocaliu) în emisfera nordică. Harta diferențială arată că furtunile sunt mai puternice în emisfera sudică decât în ​​emisfera nordică (umbrite cu portocaliu) la majoritatea latitudinilor.
Deși există multe teorii diferite, nimeni nu oferă o explicație definitivă pentru diferența de furtuni dintre cele două emisfere.
A descoperi motivele pare a fi o sarcină dificilă. Cum să înțelegem un sistem atât de complex, care se întinde pe mii de kilometri, precum atmosfera? Nu putem pune Pământul într-un borcan și să-l studiem. Totuși, exact asta fac oamenii de știință care studiază fizica climei. Aplicăm legile fizicii și le folosim pentru a înțelege atmosfera și clima Pământului.
Cel mai faimos exemplu al acestei abordări este munca de pionierat a Dr. Shuro Manabe, care a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2021 „pentru predicția sa fiabilă a încălzirii globale”. Predicțiile sale se bazează pe modele fizice ale climei Pământului, de la cele mai simple modele unidimensionale de temperatură până la modele tridimensionale complete. Acesta studiază răspunsul climei la creșterea nivelului de dioxid de carbon din atmosferă prin intermediul unor modele de complexitate fizică variabilă și monitorizează semnalele emergente din fenomenele fizice subiacente.
Pentru a înțelege mai multe despre furtunile din emisfera sudică, am colectat mai multe dovezi, inclusiv date din modele climatice bazate pe fizică. În prima etapă, studiem observațiile privind modul în care energia este distribuită pe Pământ.
Deoarece Pământul este o sferă, suprafața sa primește radiația solară de la Soare în mod neuniform. Cea mai mare parte a energiei este recepționată și absorbită la ecuator, unde razele soarelui lovesc suprafața mai direct. În schimb, polii care sunt loviți de lumină la unghiuri abrupte primesc mai puțină energie.
Decenii de cercetări au arătat că intensitatea unei furtuni provine din această diferență de energie. În esență, acestea transformă energia „statică” stocată în această diferență în energie „cinetică” de mișcare. Această tranziție are loc printr-un proces cunoscut sub numele de „instabilitate baroclinică”.
Această perspectivă sugerează că lumina solară incidentă nu poate explica numărul mai mare de furtuni din emisfera sudică, deoarece ambele emisfere primesc aceeași cantitate de lumină solară. În schimb, analiza noastră observațională sugerează că diferența de intensitate a furtunilor dintre sud și nord s-ar putea datora a doi factori diferiți.
În primul rând, transportul energiei oceanice, adesea denumit „bandă transportoare”. Apa se scufundă în apropierea Polului Nord, curge de-a lungul fundului oceanului, se ridică în jurul Antarcticii și curge înapoi spre nord de-a lungul ecuatorului, transportând energie cu ea. Rezultatul final este transferul de energie din Antarctica către Polul Nord. Acest lucru creează un contrast energetic mai mare între ecuator și poli în emisfera sudică decât în ​​emisfera nordică, rezultând furtuni mai severe în emisfera sudică.
Al doilea factor îl reprezintă munții mari din emisfera nordică, care, așa cum sugera și lucrările anterioare ale lui Manabe, atenuează furtunile. Curenții de aer de pe lanțurile muntoase mari creează maxime și minime fixe care reduc cantitatea de energie disponibilă pentru furtuni.
Totuși, analiza datelor observate în sine nu poate confirma aceste cauze, deoarece prea mulți factori operează și interacționează simultan. De asemenea, nu putem exclude cauze individuale pentru a le testa semnificația.
Pentru a face acest lucru, trebuie să folosim modele climatice pentru a studia cum se schimbă furtunile atunci când diferiți factori sunt eliminați.
Când am netezit munții Pământului în simulare, diferența de intensitate a furtunilor dintre emisfere s-a înjumătățit. Când am eliminat banda transportoare a oceanului, cealaltă jumătate a diferenței de intensitate a furtunilor a dispărut. Astfel, pentru prima dată, descoperim o explicație concretă pentru furtunile din emisfera sudică.
Întrucât furtunile sunt asociate cu impacturi sociale severe, cum ar fi vânturi extreme, temperaturi și precipitații, întrebarea importantă la care trebuie să răspundem este dacă viitoarele furtuni vor fi mai puternice sau mai slabe.
Primiți prin e-mail rezumate atent selecționate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief. Aflați mai multe despre newsletter-ul nostru aici.
Primiți prin e-mail rezumate atent selecționate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief. Aflați mai multe despre newsletter-ul nostru aici.
Un instrument cheie în pregătirea societăților pentru a face față efectelor schimbărilor climatice este furnizarea de prognoze bazate pe modele climatice. Un nou studiu sugerează că furtunile medii din emisfera sudică vor deveni mai intense spre sfârșitul secolului.
Dimpotrivă, se preconizează că schimbările în intensitatea medie anuală a furtunilor din emisfera nordică vor fi moderate. Acest lucru se datorează parțial efectelor sezoniere concurente dintre încălzirea din zonele tropicale, care face ca furtunile să fie mai puternice, și încălzirea rapidă din Arctica, care le face mai slabe.
Totuși, clima de aici și acum se schimbă. Când analizăm schimbările din ultimele decenii, constatăm că furtunile obișnuite au devenit mai intense pe parcursul anului în emisfera sudică, în timp ce schimbările din emisfera nordică au fost neglijabile, în concordanță cu predicțiile modelului climatic din aceeași perioadă.
Deși modelele subestimează semnalul, ele indică schimbări care au loc din aceleași motive fizice. Adică, schimbările din ocean cresc numărul de furtuni deoarece apa mai caldă se deplasează spre ecuator, iar apa mai rece este adusă la suprafață în jurul Antarcticii pentru a o înlocui, rezultând un contrast mai puternic între ecuator și poli.
În emisfera nordică, schimbările oceanice sunt compensate de pierderea gheții marine și a zăpezii, ceea ce determină Arctica să absoarbă mai multă lumină solară și slăbește contrastul dintre ecuator și poli.
Miza obținerii răspunsului corect este mare. Va fi important pentru lucrările viitoare să se determine de ce modelele subestimează semnalul observat, dar va fi la fel de important să se obțină răspunsul corect din motive fizice corecte.
Xiao, T. și colab. (2022) Furtuni în emisfera sudică din cauza formelor de relief și a circulației oceanice, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Primiți prin e-mail rezumate atent selecționate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief. Aflați mai multe despre newsletter-ul nostru aici.
Primiți prin e-mail rezumate atent selecționate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief. Aflați mai multe despre newsletter-ul nostru aici.
Publicat sub licență CC. Puteți reproduce materialul neadaptat în întregime pentru uz necomercial, cu un link către Carbon Brief și un link către articol. Vă rugăm să ne contactați pentru uz comercial.