Profesorica Tiffany Shaw, profesorica, Oddelek za geoznanosti, Univerza v Chicagu
Južna polobla je zelo turbulenten kraj. Vetrovi na različnih zemljepisnih širinah so bili opisani kot »bučni štirideset stopinj«, »besni petdeset stopinj« in »kričeči šestdeset stopinj«. Valovi dosežejo kar 24 metrov.
Kot vsi vemo, se nič na severni polobli ne more primerjati s hudimi nevihtami, vetrom in valovi na južni polobli. Zakaj?
V novi študiji, objavljeni v Zborniku Nacionalne akademije znanosti, s kolegi odkrivamo, zakaj so nevihte pogostejše na južni polobli kot na severni.
Naši rezultati, ki združujejo več dokazov iz opazovanj, teorije in podnebnih modelov, kažejo na temeljno vlogo globalnih oceanskih "tekočih trakov" in velikih gora na severni polobli.
Pokazali smo tudi, da so sčasoma nevihte na južni polobli postale intenzivnejše, medtem ko tiste na severni polobli niso. To je skladno z modeliranjem podnebnih modelov globalnega segrevanja.
Te spremembe so pomembne, ker vemo, da lahko močnejše nevihte povzročijo hujše posledice, kot so ekstremni vetrovi, temperature in padavine.
Dolgo časa je bila večina opazovanj vremena na Zemlji opravljenih s kopnega. To je znanstvenikom dalo jasno sliko o nevihtah na severni polobli. Vendar pa na južni polobli, ki pokriva približno 20 odstotkov kopnega, nismo dobili jasne slike o nevihtah, dokler niso bila konec sedemdesetih let prejšnjega stoletja na voljo satelitska opazovanja.
Iz desetletij opazovanja od začetka satelitske dobe vemo, da so nevihte na južni polobli približno 24 odstotkov močnejše od tistih na severni polobli.
To je prikazano na spodnjem zemljevidu, ki prikazuje opazovano povprečno letno intenzivnost neviht za južno poloblo (zgoraj), severno poloblo (na sredini) in razliko med njima (spodaj) od leta 1980 do 2018. (Upoštevajte, da je južni tečaj na vrhu primerjave med prvim in zadnjim zemljevidom.)
Zemljevid prikazuje vztrajno visoko intenzivnost neurij v južnem oceanu na južni polobli in njihovo koncentracijo v Tihem in Atlantskem oceanu (osenčeno z oranžno barvo) na severni polobli. Zemljevid razlik kaže, da so nevihte na večini zemljepisnih širin močnejše na južni polobli kot na severni (oranžno osenčeno).
Čeprav obstaja veliko različnih teorij, nihče ne ponuja dokončne razlage za razliko v nevihtah med obema poloblama.
Zdi se, da je odkrivanje razlogov težka naloga. Kako razumeti tako kompleksen sistem, kot je ozračje, ki se razteza čez tisoče kilometrov? Zemlje ne moremo dati v kozarec in je preučevati. Vendar pa prav to počnejo znanstveniki, ki preučujejo fiziko podnebja. Uporabljamo zakone fizike in jih uporabljamo za razumevanje Zemljinega ozračja in podnebja.
Najbolj znan primer tega pristopa je pionirsko delo dr. Shura Manabeja, ki je leta 2021 prejel Nobelovo nagrado za fiziko »za zanesljivo napoved globalnega segrevanja«. Njegove napovedi temeljijo na fizikalnih modelih zemeljskega podnebja, od najpreprostejših enodimenzionalnih temperaturnih modelov do polnopravnih tridimenzionalnih modelov. Preučuje odziv podnebja na naraščajoče ravni ogljikovega dioksida v ozračju z modeli različne fizikalne kompleksnosti in spremlja nastajajoče signale iz osnovnih fizikalnih pojavov.
Da bi bolje razumeli nevihte na južni polobli, smo zbrali več dokazov, vključno s podatki iz fizikalno utemeljenih podnebnih modelov. V prvem koraku preučujemo opazovanja v smislu porazdelitve energije po Zemlji.
Ker je Zemlja krogla, njena površina neenakomerno prejema sončno sevanje od Sonca. Večina energije se sprejme in absorbira na ekvatorju, kjer sončni žarki bolj neposredno zadenejo površino. Nasprotno pa pola, ki jih svetloba zadene pod strmimi koti, prejmejo manj energije.
Desetletja raziskav so pokazala, da moč nevihte izvira iz te razlike v energiji. V bistvu pretvorijo "statično" energijo, shranjeno v tej razliki, v "kinetično" energijo gibanja. Ta prehod se zgodi s procesom, znanim kot "baroklinska nestabilnost".
To stališče nakazuje, da vpadna sončna svetloba ne more pojasniti večjega števila neviht na južni polobli, saj obe polobli prejemata enako količino sončne svetlobe. Namesto tega naša opazovalna analiza kaže, da bi lahko razliko v intenzivnosti neviht med jugom in severom povzročila dva različna dejavnika.
Prvič, prenos oceanske energije, pogosto imenovan »tekoči trak«. Voda potone blizu severnega tečaja, teče po oceanskem dnu, se dvigne okoli Antarktike in teče nazaj proti severu vzdolž ekvatorja, s seboj pa nosi energijo. Končni rezultat je prenos energije z Antarktike na severni tečaj. To ustvarja večji energijski kontrast med ekvatorjem in poloma na južni polobli kot na severni polobli, kar povzroči močnejše nevihte na južni polobli.
Drugi dejavnik so velike gore na severni polobli, ki, kot je predlagalo Manabejevo prejšnje delo, blažijo nevihte. Zračni tokovi nad velikimi gorskimi verigami ustvarjajo stalne vzpone in padce, ki zmanjšujejo količino energije, ki je na voljo za nevihte.
Vendar pa analiza opazovanih podatkov sama po sebi ne more potrditi teh vzrokov, ker hkrati deluje in medsebojno vpliva preveč dejavnikov. Prav tako ne moremo izključiti posameznih vzrokov, da bi preverili njihov pomen.
Da bi to dosegli, moramo uporabiti podnebne modele za preučevanje, kako se nevihte spreminjajo, ko odstranimo različne dejavnike.
Ko smo v simulaciji zgladili zemeljske gore, se je razlika v intenzivnosti neviht med poloblama prepolovila. Ko smo odstranili oceanski tekoči trak, je druga polovica razlike v nevihtah izginila. Tako prvič odkrivamo konkretno razlago za nevihte na južni polobli.
Ker so nevihte povezane s hudimi družbenimi vplivi, kot so ekstremni vetrovi, temperature in padavine, je pomembno vprašanje, na katerega moramo odgovoriti, ali bodo prihodnje nevihte močnejše ali šibkejše.
Prejemajte povzetke vseh ključnih člankov in prispevkov Carbon Briefa po e-pošti. Več o našem glasilu izveste tukaj.
Prejemajte povzetke vseh ključnih člankov in prispevkov Carbon Briefa po e-pošti. Več o našem glasilu izveste tukaj.
Ključno orodje pri pripravi družb na spopadanje s posledicami podnebnih sprememb je zagotavljanje napovedi, ki temeljijo na podnebnih modelih. Nova študija kaže, da bodo povprečne nevihte na južni polobli proti koncu stoletja postale intenzivnejše.
Nasprotno pa naj bi bile spremembe povprečne letne intenzivnosti neurij na severni polobli zmerne. To je deloma posledica konkurenčnih sezonskih učinkov med segrevanjem v tropih, zaradi katerega so nevihte močnejše, in hitrim segrevanjem na Arktiki, zaradi katerega so šibkejše.
Vendar se podnebje tukaj in zdaj spreminja. Ko pogledamo spremembe v zadnjih nekaj desetletjih, ugotovimo, da so povprečne nevihte na južni polobli postale intenzivnejše skozi leto, medtem ko so bile spremembe na severni polobli zanemarljive, kar je skladno z napovedmi podnebnih modelov za isto obdobje.
Čeprav modeli podcenjujejo signal, kažejo na spremembe, ki se dogajajo iz istih fizikalnih razlogov. To pomeni, da spremembe v oceanu povečajo nevihte, ker se toplejša voda premika proti ekvatorju, na površje okoli Antarktike pa pride hladnejša voda, ki jo nadomesti, kar povzroči močnejši kontrast med ekvatorjem in poloma.
Na severni polobli spremembe oceanov izravnava izguba morskega ledu in snega, zaradi česar Arktika absorbira več sončne svetlobe in slabi kontrast med ekvatorjem in poloma.
Vložek za pravilen odgovor je visok. Za prihodnje delo bo pomembno ugotoviti, zakaj modeli podcenjujejo opazovani signal, vendar bo enako pomembno dobiti pravilen odgovor iz pravih fizikalnih razlogov.
Xiao, T. et al. (2022) Nevihte na južni polobli zaradi reliefnih oblik in oceanskega kroženja, Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Prejemajte povzetke vseh ključnih člankov in prispevkov Carbon Briefa po e-pošti. Več o našem glasilu izveste tukaj.
Prejemajte povzetke vseh ključnih člankov in prispevkov Carbon Briefa po e-pošti. Več o našem glasilu izveste tukaj.
Objavljeno pod licenco CC. Neprirejeno gradivo lahko v celoti reproducirate za nekomercialno uporabo s povezavo do Carbon Brief in povezavo do članka. Za komercialno uporabo nas kontaktirajte.