Profesorica Tiffany Shaw, profesorica, Oddelek za geoznanosti, Univerza v Chicagu
Južna polobla je zelo turbulentno mesto.Vetrovi na različnih zemljepisnih širinah so bili opisani kot "rohnečih štirideset stopinj", "besnih petdeset stopinj" in "kričečih šestdeset stopinj".Valovi dosežejo neverjetnih 78 čevljev (24 metrov).
Kot vsi vemo, se nič na severni polobli ne more kosati s hudimi nevihtami, vetrom in valovi na južni polobli.Zakaj?
V novi študiji, objavljeni v Proceedings of the National Academy of Sciences, moji kolegi in jaz odkrivamo, zakaj so nevihte pogostejše na južni polobli kot na severni.
S kombinacijo več vrst dokazov iz opazovanj, teorije in podnebnih modelov naši rezultati kažejo na temeljno vlogo globalnih oceanskih »tekočih trakov« in velikih gora na severni polobli.
Pokažemo tudi, da so sčasoma nevihte na južni polobli postale intenzivnejše, tiste na severni polobli pa ne.To je skladno z modeliranjem podnebnega modela 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 opravljena s kopnega.To je znanstvenikom dalo jasno sliko nevihte na severni polobli.Vendar pa na južni polobli, ki pokriva približno 20 odstotkov kopnega, nismo dobili jasne slike o nevihtah, dokler niso bila na voljo satelitska opazovanja v poznih sedemdesetih letih.
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 (sredina) in razliko med njima (spodaj) od leta 1980 do 2018. (Upoštevajte, da je južni pol na na vrhu primerjave med prvim in zadnjim zemljevidom.)
Zemljevid prikazuje vztrajno visoko intenzivnost neviht v južnem oceanu na južni polobli in njihovo koncentracijo v Tihem in Atlantskem oceanu (osenčeno z oranžno) na severni polobli.Zemljevid razlik kaže, da so nevihte na večini zemljepisnih širin močnejše na južni polobli kot na severni polobli (oranžno senčenje).
Čeprav obstaja veliko različnih teorij, nobena ne ponuja dokončne razlage za razliko v nevihtah med obema poloblama.
Zdi se, da je iskanje vzrokov težka naloga.Kako razumeti tako zapleten sistem, ki se razteza na tisoče kilometrov, kot je atmosfera?Zemlje ne moremo dati v kozarec in jo preučevati.Vendar je to točno tisto, kar počnejo znanstveniki, ki preučujejo fiziko podnebja.Uporabljamo zakone fizike in jih uporabljamo za razumevanje zemeljske atmosfere 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 fizičnih modelih zemeljskega podnebja, od najpreprostejših enodimenzionalnih temperaturnih modelov do popolnih tridimenzionalnih modelov.Preučuje odziv podnebja na naraščajoče ravni ogljikovega dioksida v ozračju prek modelov različne fizične kompleksnosti in spremlja nastajajoče signale osnovnih fizičnih pojavov.
Da bi razumeli več neviht na južni polobli, smo zbrali več vrst dokazov, vključno s podatki iz podnebnih modelov, ki temeljijo na fiziki.V prvem koraku preučujemo opazovanja v smislu porazdelitve energije po Zemlji.
Ker je Zemlja krogla, njena površina sprejema sončno sevanje neenakomerno.Večino energije sprejmemo in absorbiramo na ekvatorju, kjer sončni žarki bolj neposredno padajo na površino.Nasprotno pa drogovi, 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 poteka skozi proces, znan kot "baroklinična nestabilnost".
Ta pogled nakazuje, da vpadajoča sončna svetloba ne more pojasniti večjega števila neviht na južni polobli, saj obe polobli prejmeta enako količino sončne svetlobe.Namesto tega naša opazovalna analiza kaže, da je lahko razlika v intenzivnosti nevihte med jugom in severom posledica dveh različnih dejavnikov.
Prvič, transport oceanske energije, ki se pogosto imenuje "tekoči trak".Voda ponikne blizu severnega tečaja, teče po oceanskem dnu, se dvigne okoli Antarktike in teče nazaj proti severu vzdolž ekvatorja ter s seboj nosi energijo.Končni rezultat je prenos energije z Antarktike na severni pol.To ustvarja večji energijski kontrast med ekvatorjem in poli na južni polobli kot na severni polobli, kar ima za posledico hujše nevihte na južni polobli.
Drugi dejavnik so velike gore na severni polobli, ki, kot je predlagalo Manabejevo prejšnje delo, dušijo nevihte.Zračni tokovi nad velikimi gorskimi verigami ustvarjajo stalne vzpone in padce, ki zmanjšujejo količino energije, ki je na voljo za nevihte.
Vendar samo analiza opazovanih podatkov ne more potrditi teh vzrokov, ker preveč dejavnikov deluje in medsebojno deluje hkrati.Prav tako ne moremo izključiti posameznih vzrokov, da bi preizkusili njihov pomen.
Da bi to naredili, moramo uporabiti podnebne modele, da preučimo, kako se nevihte spremenijo, ko odstranimo različne dejavnike.
Ko smo v simulaciji zgladili zemeljske gore, se je razlika v intenzivnosti nevihte med poloblama prepolovila.Ko smo odstranili oceanov tekoči trak, je druga polovica razlike v nevihti 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 izbrane povzetke vseh ključnih člankov in dokumentov iz Carbon Briefa po e-pošti.Več o našem glasilu najdete tukaj.
Prejemajte izbrane povzetke vseh ključnih člankov in dokumentov iz Carbon Briefa po e-pošti.Več o našem glasilu najdete tukaj.
Ključno orodje pri pripravi družb na soočanje z učinki podnebnih sprememb je zagotavljanje napovedi na podlagi podnebnih modelov.Nova študija kaže, da bodo povprečne nevihte na južni polobli proti koncu stoletja postale močnejše.
Nasprotno, spremembe povprečne letne intenzivnosti neviht na severni polobli naj bi bile zmerne.To je deloma posledica konkurenčnih sezonskih učinkov med segrevanjem v tropih, ki naredi nevihte močnejše, in hitrim segrevanjem na Arktiki, ki jih naredi šibkejše.
Vendar se podnebje tukaj in zdaj spreminja.Ko pogledamo spremembe v zadnjih nekaj desetletjih, ugotovimo, da so povprečne nevihte tekom leta postale intenzivnejše na južni polobli, medtem ko so bile spremembe na severni polobli zanemarljive, kar je skladno z napovedmi podnebnega modela v istem obdobju .
Čeprav modeli podcenjujejo signal, kažejo na spremembe, ki se pojavljajo zaradi istih fizičnih razlogov.To pomeni, da spremembe v oceanu povečujejo nevihte, ker se toplejša voda premika proti ekvatorju, hladnejša voda pa se dvigne na površje okoli Antarktike, da jo nadomesti, kar povzroči močnejši kontrast med ekvatorjem in poloma.
Na severni polobli se oceanske spremembe izravnajo z izgubo morskega ledu in snega, zaradi česar Arktika absorbira več sončne svetlobe in oslabi kontrast med ekvatorjem in poloma.
Vložki za pravilen odgovor so visoki.Za prihodnje delo bo pomembno ugotoviti, zakaj modeli podcenjujejo opazovani signal, vendar bo enako pomembno dobiti pravi odgovor iz pravih fizičnih razlogov.
Xiao, T. et al.(2022) Nevihte na južni polobli zaradi reliefnih oblik in kroženja oceanov, Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Prejemajte izbrane povzetke vseh ključnih člankov in dokumentov iz Carbon Briefa po e-pošti.Več o našem glasilu najdete tukaj.
Prejemajte izbrane povzetke vseh ključnih člankov in dokumentov iz Carbon Briefa po e-pošti.Več o našem glasilu najdete tukaj.
Objavljeno pod licenco CC.Neprilagojeno gradivo lahko v celoti reproducirate za nekomercialno uporabo s povezavo do Carbon Brief in povezavo do članka.Za komercialno uporabo nas kontaktirajte.