Професор Тиффани Схав, професор, Одсјек за геонауке, Универзитет у Чикагу
Јужна хемисфера је веома турбулентно место.Ветрови на различитим географским ширинама су описани као „урлајући четрдесет степени“, „бесни педесет степени“ и „вриштећи шездесет степени“.Таласи достижу огромних 78 стопа (24 метра).
Као што сви знамо, ништа на северној хемисфери не може да се мери са јаким олујама, ветром и таласима на јужној хемисфери.Зашто?
У новој студији објављеној у Процеедингс оф тхе Натионал Ацадеми оф Сциенцес, моје колеге и ја откривамо зашто су олује чешће на јужној него на северној хемисфери.
Комбинујући неколико линија доказа из посматрања, теорије и климатских модела, наши резултати указују на фундаменталну улогу глобалних океанских „транспортних трака“ и великих планина на северној хемисфери.
Такође показујемо да су временом олује на јужној хемисфери постале интензивније, док оне на северној хемисфери нису.Ово је у складу са моделирањем климатског модела глобалног загревања.
Ове промене су важне јер знамо да јаче олује могу довести до озбиљнијих утицаја као што су екстремни ветрови, температуре и падавине.
Дуго времена већина посматрања времена на Земљи вршена је са копна.Ово је научницима дало јасну слику о олуји на северној хемисфери.Међутим, на јужној хемисфери, која покрива око 20 одсто копна, нисмо добили јасну слику о олујама све док сателитска посматрања нису постала доступна касних 1970-их.
Из деценија посматрања од почетка сателитске ере, знамо да су олује на јужној хемисфери за око 24 одсто јаче од оних на северној хемисфери.
Ово је приказано на мапи испод, која приказује посматрани просечан годишњи интензитет олује за јужну хемисферу (горе), северну хемисферу (центар) и разлику између њих (доле) од 1980. до 2018. (Имајте на уму да је Јужни пол на врх поређења између прве и последње мапе.)
Мапа показује упорно висок интензитет олуја у Јужном океану на јужној хемисфери и њихову концентрацију у Тихом и Атлантском океану (осенчено наранџасто) на северној хемисфери.Мапа разлика показује да су олује јаче на јужној хемисфери него на северној хемисфери (наранџасто сенчење) на већини географских ширина.
Иако постоји много различитих теорија, нико не нуди дефинитивно објашњење за разлику у олујама између две хемисфере.
Чини се да је откривање разлога тежак задатак.Како разумети тако сложен систем који се протеже хиљадама километара као што је атмосфера?Не можемо ставити Земљу у теглу и проучавати је.Међутим, управо то раде научници који проучавају физику климе.Примењујемо законе физике и користимо их да разумемо Земљину атмосферу и климу.
Најпознатији пример овог приступа је пионирски рад др Шуро Манабеа, који је добио Нобелову награду за физику 2021. године „за своје поуздано предвиђање глобалног загревања“.Њена предвиђања су заснована на физичким моделима Земљине климе, у распону од најједноставнијих једнодимензионалних модела температуре до пуноправних тродимензионалних модела.Проучава реакцију климе на растуће нивое угљен-диоксида у атмосфери кроз моделе различите физичке сложености и прати нове сигнале из основних физичких појава.
Да бисмо разумели више олуја на јужној хемисфери, прикупили смо неколико линија доказа, укључујући податке из климатских модела заснованих на физици.У првом кораку проучавамо запажања у смислу како се енергија дистрибуира широм Земље.
Пошто је Земља сфера, њена површина неравномерно прима сунчево зрачење од Сунца.Већина енергије се прима и апсорбује на екватору, где сунчеви зраци директно погађају површину.Насупрот томе, стубови које светлост удара под стрмим угловима добијају мање енергије.
Деценије истраживања су показале да снага олује потиче од ове разлике у енергији.У суштини, они претварају "статичку" енергију ускладиштену у овој разлици у "кинетичку" енергију кретања.Ова транзиција се дешава кроз процес познат као "бароклинска нестабилност".
Овај поглед сугерише да упадна сунчева светлост не може да објасни већи број олуја на јужној хемисфери, пошто обе хемисфере добијају исту количину сунчеве светлости.Уместо тога, наша опсервациона анализа сугерише да би разлика у интензитету олује између југа и севера могла бити последица два различита фактора.
Прво, транспорт океанске енергије, који се често назива „транспортна трака“.Вода тоне близу Северног пола, тече дуж дна океана, диже се око Антарктика и тече назад на север дуж екватора, носећи енергију са собом.Крајњи резултат је пренос енергије са Антарктика на Северни пол.Ово ствара већи енергетски контраст између екватора и полова на јужној хемисфери него на северној хемисфери, што доводи до јачих олуја на јужној хемисфери.
Други фактор су велике планине на северној хемисфери, које, као што је Манабеов ранији рад сугерисао, пригушују олује.Ваздушне струје изнад великих планинских венаца стварају фиксне успоне и падове који смањују количину енергије доступне за олује.
Међутим, сама анализа посматраних података не може потврдити ове узроке, јер превише фактора делује и делује истовремено.Такође, не можемо искључити појединачне узроке да бисмо проверили њихов значај.
Да бисмо то урадили, морамо да користимо климатске моделе да бисмо проучили како се олује мењају када се уклоне различити фактори.
Када смо у симулацији изгладили земљине планине, разлика у интензитету олује између хемисфера је преполовљена.Када смо уклонили океанску покретну траку, друга половина олујне разлике је нестала.Тако по први пут откривамо конкретно објашњење за олује на јужној хемисфери.
Пошто су олује повезане са озбиљним друштвеним утицајима као што су екстремни ветрови, температуре и падавине, важно питање на које морамо одговорити је да ли ће будуће олује бити јаче или слабије.
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Царбон Бриеф-а путем е-поште.Сазнајте више о нашем билтену овде.
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Царбон Бриеф-а путем е-поште.Сазнајте више о нашем билтену овде.
Кључно средство у припреми друштава да се носе са ефектима климатских промена је обезбеђивање прогноза заснованих на климатским моделима.Нова студија сугерише да ће просечне олује на јужној хемисфери постати интензивније крајем века.
Напротив, предвиђа се да ће промене просечног годишњег интензитета олуја на северној хемисфери бити умерене.Ово је делимично због конкурентских сезонских ефеката између загревања у тропима, које чини олује јачима, и брзог загревања на Арктику, које их чини слабијим.
Међутим, клима овде и сада се мења.Када погледамо промене у последњих неколико деценија, откривамо да су просечне олује постале интензивније током године на јужној хемисфери, док су промене на северној хемисфери биле занемарљиве, што је у складу са предвиђањима климатских модела током истог периода. .
Иако модели потцењују сигнал, они указују на промене које се дешавају из истих физичких разлога.То јест, промене у океану повећавају олује јер се топлија вода креће према екватору, а хладнија вода се извлачи на површину око Антарктика да би је заменила, што резултира јачим контрастом између екватора и полова.
На северној хемисфери промене океана су надокнађене губитком морског леда и снега, што доводи до тога да Арктик апсорбује више сунчеве светлости и слаби контраст између екватора и полова.
Улози добијања правог одговора су велики.За будући рад ће бити важно утврдити зашто модели потцењују посматрани сигнал, али ће бити једнако важно добити прави одговор из правих физичких разлога.
Ксиао, Т. ет ал.(2022) Олује на јужној хемисфери због рељефа и циркулације океана, Процеедингс оф тхе Натионал Ацадеми оф Сциенцес оф тхе Унитед Статес оф Америца, дои: 10.1073/пнас.2123512119
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Царбон Бриеф-а путем е-поште.Сазнајте више о нашем билтену овде.
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Царбон Бриеф-а путем е-поште.Сазнајте више о нашем билтену овде.
Објављено под ЦЦ лиценцом.Неприлагођени материјал можете репродуковати у целини за некомерцијалну употребу са везом на Царбон Бриеф и везом до чланка.Молимо контактирајте нас за комерцијалну употребу.