Profesor Tiffany Shaw, profesor, Departamentul de Geoștiințe, Universitatea din Chicago
Emisfera sudică este un loc foarte turbulent.Vânturile de la diferite latitudini au fost descrise ca „furie de patruzeci de grade”, „furioase cincizeci de grade” și „țipete șaizeci de grade”.Valurile ajung la 78 de picioare (24 de metri).
După cum știm cu toții, nimic din emisfera nordică nu poate egala furtunile severe, 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 ​​nord.
Combinând mai multe linii de dovezi din observații, teorie și modele climatice, rezultatele noastre indică rolul fundamental al „benzilor transportoare” oceanice globale și al munților mari din emisfera nordică.
De asemenea, arătăm 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 contează deoarece 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 de pe uscat.Acest lucru a oferit oamenilor de știință o imagine clară a furtunii din emisfera nordică.Cu toate acestea, în emisfera sudică, care acoperă aproximativ 20% din pământ, nu am obținut o imagine clară a furtunilor până când observațiile prin satelit au devenit disponibile la sfârșitul anilor 1970.
Din decenii de observare 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 la partea de sus a comparației dintre prima și ultima hărți.)
Harta arată intensitatea persistentă mare a furtunilor în Oceanul Sudic în emisfera sudică și concentrația lor în Oceanele Pacific și Atlantic (umbrite în portocaliu) în emisfera nordică.Harta diferențelor 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 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.Cu toate acestea, acest lucru este exact ceea ce 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 de temperatură unidimensionale până la modele tridimensionale cu drepturi depline.Studiază răspunsul climei la creșterea nivelurilor de dioxid de carbon din atmosferă prin modele de complexitate fizică diferită și monitorizează semnalele emergente de la fenomenele fizice subiacente.
Pentru a înțelege mai multe furtuni în emisfera sudică, am colectat mai multe linii de dovezi, inclusiv date din modele climatice bazate pe fizică.În primul pas, studiem observațiile în ceea ce privește modul în care energia este distribuită pe Pământ.
Deoarece Pământul este o sferă, suprafața sa primește radiația solară în mod neuniform de la Soare.Cea mai mare parte a energiei este primită și absorbită la ecuator, unde razele soarelui lovesc suprafața mai direct.În schimb, polii pe care lumina îi lovește la unghiuri abrupte primesc mai puțină energie.
Decenii de cercetări au arătat că puterea unei furtuni vine din această diferență de energie.În esență, ei convertesc energia „statică” stocată în această diferență în energie „cinetică” a mișcării.Această tranziție are loc printr-un proces cunoscut sub numele de „instabilitate baroclinic”.
Această viziune sugerează că lumina solară incidentă nu poate explica numărul mai mare de furtuni în emisfera sudică, deoarece ambele emisfere primesc aceeași cantitate de lumină solară.În schimb, analiza noastră observațională sugerează că diferența de intensitate a furtunii dintre sud și nord s-ar putea datora a doi factori diferiți.
În primul rând, transportul energiei oceanice, denumită adesea „bandă transportoare”.Apa se scufundă lângă Polul Nord, curge de-a lungul fundului oceanului, se ridică în jurul Antarcticii și curge înapoi spre nord de-a lungul ecuatorului, purtând cu ea energie.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, rezultând furtuni mai severe în emisfera sudică.
Al doilea factor sunt munții mari din emisfera nordică, care, așa cum sugera lucrarea anterioară a lui Manabe, atenuează furtunile.Curenții de aer peste lanțuri muntoase largi creează înalte și coborâșuri fixe care reduc cantitatea de energie disponibilă pentru furtuni.
Cu toate acestea, analiza datelor observate singură 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 îndepărtați.
Când am netezit munții pământului în simulare, diferența de intensitate a furtunii dintre emisfere s-a înjumătățit.Când am îndepărtat banda transportoare a oceanului, cealaltă jumătate din diferența 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 prin e-mail rezumate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief.Aflați mai multe despre buletinul nostru informativ aici.
Primiți prin e-mail rezumate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief.Aflați mai multe despre buletinul nostru informativ 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, modificările intensității medii anuale a furtunilor în emisfera nordică sunt preconizate a fi moderate.Acest lucru se datorează parțial efectelor sezoniere concurente dintre încălzirea la tropice, care face furtunile mai puternice, și încălzirea rapidă în Arctica, care le face mai slabe.
Cu toate acestea, clima aici și acum se schimbă.Când ne uităm la schimbările din ultimele decenii, constatăm că furtunile medii au devenit mai intense pe parcursul anului în emisfera sudică, în timp ce schimbările în emisfera nordică au fost neglijabile, în concordanță cu previziunile modelului climatic din aceeași perioadă. .
Deși modelele subestimează semnalul, ele indică schimbări care apar din aceleași motive fizice.Adică, schimbările în ocean cresc furtunile deoarece apa mai caldă se deplasează spre ecuator și apă 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 oceanului sunt compensate de pierderea gheții marine și a zăpezii, determinând Arctica să absoarbă mai multă lumină solară și slăbind contrastul dintre ecuator și poli.
Miza de a obține răspunsul 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 obținem răspunsul corect din motivele fizice potrivite.
Xiao, T. şi colab.(2022) Furtunile în emisfera sudică din cauza formelor de relief și a circulației oceanelor, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Primiți prin e-mail rezumate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief.Aflați mai multe despre buletinul nostru informativ aici.
Primiți prin e-mail rezumate ale tuturor articolelor și lucrărilor cheie de la Carbon Brief.Aflați mai multe despre buletinul nostru informativ 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.