Profesorul Tiffany Shaw, profesor, Departamentul de Geoștiințe, Universitatea din Chicago
Emisfera sudică este un loc foarte turbulent. Vânturile de la diverse latitudini au fost descrise drept „urlând patruzeci de grade”, „furioase cincizeci de grade” și „țipând șaizeci de grade”. Valurile ajung la 24 de metri (24 de metri).
După cum știm cu toții, nimic din emisfera nordică nu se poate potrivi cu furtunile severe, vânt și valuri din emisfera sudică. De ce?
Într -un nou studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, colegii mei și cu mine descoperim de ce furtunile sunt mai frecvente în emisfera sudică decât în ​​nord.
Combinând mai multe linii de dovezi din observații, teorie și modele climatice, rezultatele noastre indică rolul fundamental al „centurilor transportoare” globale și al munților mari din emisfera nordică.
De asemenea, arătăm că, de -a lungul timpului, furtunile din emisfera sudică au devenit mai intense, în timp ce cele din emisfera nordică nu au făcut -o. Acest lucru este în concordanță cu modelarea modelului climatic a încălzirii globale.
Aceste schimbări contează pentru că știm că furtunile mai puternice pot duce la impacturi mai severe, cum ar fi vânturile extreme, temperaturile și precipitațiile.
Multă vreme, cele mai multe observații ale vremii de pe Pământ au fost făcute din pământ. 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 la sută din pământ, nu am obținut o imagine clară a furtunilor până când observațiile prin satelit au devenit disponibile la sfârșitul anilor '70.
Din decenii de observare de la începutul erei satelitului, știm că furtunile din emisfera sudică sunt cu aproximativ 24 la sută mai puternice decât cele din emisfera nordică.
Acest lucru este prezentat în harta de mai jos, care arată intensitatea medie anuală a furtunii observate pentru emisfera sudică (sus), emisfera nordică (centru) și diferența dintre ele (de jos) din 1980 până în 2018 (rețineți că Polul Sud este în vârful comparației dintre primele și ultimele hărți.)
Harta arată intensitatea persistent ridicată a furtunilor în Oceanul de Sud în emisfera sudică și concentrația lor în Oceanele Pacificului și Atlanticului (umbrită în portocaliu) în emisfera nordică. Harta diferenței arată că furtunile sunt mai puternice în emisfera sudică decât în ​​emisfera nordică (umbrire portocalie) la majoritatea latitudinilor.
Deși există multe teorii diferite, nimeni nu oferă o explicație definitivă pentru diferența de furtuni dintre cele două emisfere.
Aflarea motivelor pare a fi o sarcină dificilă. Cum să înțelegeți un sistem atât de complex care se întinde pe mii de kilometri ca atmosfera? Nu putem pune pământul într -un borcan și îl putem studia. Cu toate acestea, tocmai acest lucru fac oamenii de știință care studiază fizica climatului. Aplicăm legile fizicii și le folosim pentru a înțelege atmosfera și climatul Pământului.
Cel mai cunoscut exemplu al acestei abordări este lucrarea de pionierat a Dr. Shuro Manabe, care a primit Premiul Nobel pentru fizică din 2021 „pentru predicția sa fiabilă a încălzirii globale”. Previziunile sale se bazează pe modele fizice ale climatului Pământului, de la cele mai simple modele de temperatură unidimensionale până la modele tridimensionale cu drepturi depline. Studiază răspunsul climatului la creșterea nivelului de dioxid de carbon în atmosferă prin modele de complexitate fizică variabilă și monitorizează semnale emergente din fenomenele fizice care stau la baza.
Pentru a înțelege mai multe furtuni în emisfera sudică, am colectat mai multe linii de dovezi, inclusiv date de la modelele climatice bazate pe fizică. În primul pas, studiem observații în ceea ce privește modul în care energia este distribuită pe pământ.
Deoarece pământul este o sferă, suprafața sa primește radiații solare inegal de la Soare. Cea mai mare parte a energiei este primită și absorbită la ecuator, unde razele soarelui au lovit mai mult suprafața. În schimb, stâlpii care se lovește în unghiuri abrupte primesc mai puțină energie.
Decenii de cercetare au arătat că puterea unei furtuni provine din această diferență de energie. În esență, ei transformă energia „statică” stocată în această diferență în energie „cinetică” a mișcării. Această tranziție are loc printr -un proces cunoscut sub numele de „instabilitate baroclinică”.
Această părere sugerează că lumina soarelui incident nu poate explica numărul mai mare de furtuni din emisfera sudică, deoarece ambele emisfere primesc aceeași cantitate de soare. În schimb, analiza noastră observațională sugerează că diferența de intensitate a furtunii dintre sud și nord s -ar putea datora doi factori diferiți.
În primul rând, transportul energiei oceanice, adesea denumit „banda 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, purtând energie cu ea. Rezultatul final este transferul de energie din Antarctica la Polul Nord. Acest lucru creează un contrast energetic mai mare între ecuator și poli din emisfera sudică decât în ​​emisfera nordică, ceea ce duce la furtuni mai severe în emisfera sudică.
Al doilea factor este munții mari din emisfera nordică, care, așa cum sugerau lucrările anterioare ale lui Manabe, amortizează furtunile. Curenții de aer pe lanțuri montane mari creează maxime și valori minime fixe care reduc cantitatea de energie disponibilă pentru furtuni.
Cu toate acestea, analiza datelor observate singure nu poate confirma aceste cauze, deoarece prea mulți factori operează și interacționează simultan. De asemenea, nu putem exclude cauzele individuale pentru a -și testa semnificația.
Pentru a face acest lucru, trebuie să folosim modele climatice pentru a studia modul în care furtunile se schimbă atunci când sunt eliminați diferiți factori.
Când am netezit munții Pământului în simulare, diferența de intensitate a furtunii dintre emisfere a fost redusă la jumătate. Când am scos banda transportoare a oceanului, cealaltă jumătate a diferenței de furtună a dispărut. Astfel, pentru prima dată, descoperim o explicație concretă pentru furtunile din emisfera sudică.
Deoarece furtunile sunt asociate cu impacturi sociale severe, cum ar fi vânturile extreme, temperaturile și precipitațiile, întrebarea importantă la care trebuie să răspundem este dacă furtunile viitoare vor fi mai puternice sau mai slabe.
Primiți rezumate curate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la carbon brief by email. Aflați mai multe despre newsletter -ul nostru aici.
Primiți rezumate curate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la carbon brief by email. 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 ale emisferei sudice vor deveni mai intense până la sfârșitul secolului.
Dimpotrivă, se preconizează că modificările intensității medii anuale a furtunilor din emisfera nordică este moderată. Acest lucru se datorează parțial efectelor sezoniere concurente între încălzirea în tropice, ceea ce face furtunile mai puternice și încălzirea rapidă în Arctica, ceea ce le face mai slabe.
Cu toate acestea, climatul aici și acum se schimbă. Când ne uităm la schimbările din ultimele decenii, descoperim că furtunile medii 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 în aceeași perioadă.
Deși modelele subestimează semnalul, acestea indică modificări care apar din aceleași motive fizice. Adică schimbările în ocean cresc furtunile, deoarece apa mai caldă se deplasează spre ecuator și apa mai rece este adusă la suprafața din 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, determinând arctica să absoarbă mai multă lumină solară și să slăbească contrastul dintre ecuator și poli.
Miza de a obține răspunsul corect este mare. Va fi important pentru lucrările viitoare să stabilească de ce modelele subestimează semnalul observat, dar va fi la fel de important să obținem răspunsul corect din motivele fizice potrivite.
Xiao, T. și colab. )
Primiți rezumate curate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la carbon brief by email. Aflați mai multe despre newsletter -ul nostru aici.
Primiți rezumate curate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la carbon brief by email. Aflați mai multe despre newsletter -ul nostru aici.
Publicat sub licență CC. Puteți reproduce materialul neadaptat în întregime pentru uz non-comercial cu o legătură către brieful de carbon și o legătură cu articolul. Vă rugăm să ne contactați pentru utilizare comercială.