Професорка Тифани Шо, професорка, Одељење за геонауке, Универзитет у Чикагу
Јужна хемисфера је веома турбулентно место. Ветрови на различитим географским ширинама описани су као „урлајућих четрдесет степени“, „бесних педесет степени“ и „вриштећих шездесет степени“. Таласи достижу чак 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 Зборнику радова Националне академије наука, моје колеге и ја откривамо зашто су олује чешће на јужној хемисфери него на северној.
Комбинујући неколико 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 постајале интензивније, док оне на северној хемисфери нису. Ово је у складу са климатским моделирањем 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. То је научницима дало јасну слику о олујама на северној хемисфери. Међутим, на јужној хемисфери, која покрива око 20 процената копна, нисмо добили јасну слику олуја све док сателитска посматрања нису постала доступна крајем 1970-их.
На основу деценија посматрања од почетка сателитске ере, знамо да су олује на јужној хемисфери око 24 процента јаче од оних на северној хемисфери.
Ово је приказано на мапи испод, која приказује просечни годишњи интензитет олуја за Јужну хемисферу (горе), Северну хемисферу (центар) и разлику између њих (доле) од 1980. до 2018. године. (Треба напоменути да је Јужни пол на врху поређења између прве и последње мапе.)
Мапа приказује константно висок интензитет олуја у Јужном океану на Јужној хемисфери и њихову концентрацију у Тихом и Атлантском океану (осенчено наранџастом бојом) на Северној хемисфери. Мапа разлика показује да су олује јаче на Јужној хемисфери него на Северној хемисфери (осенчено наранџастом бојом) на већини географских ширина.
Иако постоји много различитих теорија, нико не нуди дефинитивно објашњење за разлику у олујама између две хемисфере.
Откривање разлога изгледа као тежак задатак. Како разумети тако сложен систем који се простире 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 бисмо разумели Земљину атмосферу и климу.
Најпознатији пример овог приступа је пионирски рад др Шуроа Манабеа, који је добио Нобелову награду за физику 2021. године „за своје поуздано предвиђање глобалног загревања“. Његова предвиђања се заснивају на физичким моделима Земљине климе, од најједноставнијих једнодимензионалних температурних модела до потпуних тродимензионалних модела. Проучава одговор климе на пораст нивоа угљен-диоксида у атмосфери кроз моделе различите физичке сложености и прати сигнале који се појављују из основних физичких феномена.
Да бисмо боље разумели олује на јужној хемисфери, прикупили смо неколико доказа, укључујући податке из климатских модела заснованих на физици. У првом кораку, проучавамо запажања у смислу како се енергија распоређује по Земљи.
Пошто је Земља сфера, њена површина неравномерно прима сунчево зрачење од Сунца. Већина енергије се прима и апсорбује на екватору, где сунчеви зраци директно ударају у површину. Насупрот томе, полови које светлост удара под стрмим угловима примају мање енергије.
Деценије истраживања су показале да снага олује потиче од ове разлике у енергији. У суштини, оне претварају „статичку“ енергију ускладиштену у овој разлици у „кинетичку“ енергију кретања. Ова транзиција се дешава кроз процес познат као „бароклинска нестабилност“.
Ово гледиште сугерише да упадна сунчева светлост не може објаснити већи број олуја на јужној хемисфери, будући да обе хемисфере примају исту количину сунчеве светлости. Уместо тога, наша посматрачка анализа сугерише да би разлика у интензитету олуја између југа и севера могла бити последица два различита фактора.
Прво, транспорт енергије океана, често називан „транспортном траком“. Вода тоне близу Северног пола, тече дуж океанског дна, издиже се око Антарктика и враћа се 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 резултира јачим олујама на јужној хемисфери.
Други фактор су велике планине на северној хемисфери, које, како је Манабеов ранији рад сугерисао, ублажавају олује. Ваздушне струје преко великих планинских ланаца стварају фиксне температуре високих и ниских температура које смањују количину енергије доступне за олује.
Међутим, анализа посматраних података сама по себи не може потврдити ове узроке, јер превише фактора делује и интерагује истовремено. Такође, не можемо искључити појединачне узроке да бисмо тестирали 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 изравнали Земљине планине, разлика у интензитету олуја између хемисфера је преполовљена. Када смо уклонили океанску транспортну траку, друга половина разлике у олујама 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 јесте да ли ће будуће олује бити јаче или слабије.
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Carbon Brief-а путем е-поште. Сазнајте више о нашем билтену овде.
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Carbon Brief-а путем е-поште. Сазнајте више о нашем билтену овде.
Кључни алат у припреми друштава да се носе са последицама климатских промена јесте пружање прогноза заснованих на климатским моделима. Нова студија сугерише да ће просечне олује на јужној хемисфери постати интензивније према крају века.
Напротив, предвиђа се да ће промене у просечном годишњем интензитету олуја на северној хемисфери бити умерене. То је делимично последица конкурентних сезонских ефеката између загревања у тропима, што чини олује јачим, и брзог загревања на Арктику, што их чини слабијим.
Међутим, клима овде и сада се мења. Када погледамо промене током 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 за исти период.
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 ка екватору, а хладнија вода се доноси на површину око Антарктика да је замени, што резултира јачим контрастом између екватора и полова.
На северној хемисфери, промене у океану су надокнађене губитком морског леда и снега, што узрокује да Арктик апсорбује више сунчеве светлости и слаби контраст између екватора и полова.
Улог добијања тачног одговора је висок. За будући рад биће важно утврдити зашто модели потцењују посматрани сигнал, али ће бити подједнако важно добити тачан одговор из правих физичких разлога.
Сјао, Т. и др. (2022) Олује на јужној хемисфери услед облика рељефа и циркулације океана, Зборник радова Националне академије наука Сједињених Америчких Држава, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Carbon Brief-а путем е-поште. Сазнајте више о нашем билтену овде.
Примајте куриране резимее свих кључних чланака и радова из Carbon Brief-а путем е-поште. Сазнајте више о нашем билтену овде.
Објављено под CC лиценцом. Можете репродуковати неадаптирани материјал у целости за некомерцијалну употребу уз линк ка Carbon Brief-у и линк ка чланку. За комерцијалну употребу контактирајте нас.