Професор Тифани Шо, професор, Оддел за геолошки науки, Универзитет во Чикаго
Јужната хемисфера е многу турбулентно место. Ветровите на различни географски широчини се опишани како „бурни четириесет степени“, „бесни педесет степени“ и „врискачки шеесет степени“. Брановите достигнуваат огромни 78 стапки (24 метри).
Како што сите знаеме, ништо на северната хемисфера не може да се спореди со силните бури, ветровите и брановите на јужната хемисфера. Зошто?
Во нова студија објавена во Зборникот на трудови на Националната академија на науките, моите колеги и јас откриваме зошто бурите се почести на јужната хемисфера отколку на северната.
Комбинирајќи неколку линии на докази од набљудувања, теорија и климатски модели, нашите резултати укажуваат на фундаменталната улога на глобалните океански „транспортни појаси“ и големите планини на северната хемисфера.
Исто така, покажуваме дека, со текот на времето, бурите на јужната хемисфера станувале поинтензивни, додека оние на северната хемисфера не. Ова е во согласност со моделирањето на глобалното затоплување преку климатски модел.
Овие промени се важни бидејќи знаеме дека посилните бури можат да доведат до посериозни влијанија како што се екстремни ветрови, температури и врнежи од дожд.
Долго време, повеќето набљудувања на времето на Земјата се правеле од копно. Ова им дало на научниците јасна слика за бурата на северната хемисфера. Сепак, на јужната хемисфера, која покрива околу 20 проценти од копното, не добивме јасна слика за бурите сè додека сателитските набљудувања не станале достапни кон крајот на 1970-тите.
Од децении набљудувања од почетокот на сателитската ера, знаеме дека бурите на јужната хемисфера се околу 24 проценти посилни од оние на северната хемисфера.
Ова е прикажано на картата подолу, која го прикажува забележаниот просечен годишен интензитет на бури за јужната хемисфера (горе), северната хемисфера (во центарот) и разликата меѓу нив (долу) од 1980 до 2018 година. (Забележете дека Јужниот пол е на врвот на споредбата помеѓу првата и последната карта.)
Картата го прикажува постојано високиот интензитет на бурите во Јужниот Океан на јужната хемисфера и нивната концентрација во Тихиот и Атлантскиот Океан (засенчени со портокалова боја) на северната хемисфера. Картата на разлики покажува дека бурите се посилни на јужната хемисфера отколку на северната хемисфера (портокалово засенчување) на повеќето географски широчини.
Иако постојат многу различни теории, никоја не нуди дефинитивно објаснување за разликата во бурите помеѓу двете хемисфери.
Откривањето на причините се чини дека е тешка задача. Како да се разбере толку сложен систем што се протега на илјадници километри како што е атмосферата? Не можеме да ја ставиме Земјата во тегла и да ја проучуваме. Сепак, токму тоа го прават научниците што ја проучуваат физиката на климата. Ги применуваме законите на физиката и ги користиме за да ја разбереме атмосферата и климата на Земјата.
Најпознатиот пример за овој пристап е пионерската работа на д-р Шуро Манабе, кој ја доби Нобеловата награда за физика за 2021 година „за неговото сигурно предвидување на глобалното затоплување“. Неговите предвидувања се базираат на физички модели на климата на Земјата, почнувајќи од наједноставните еднодимензионални модели на температура до целосни тродимензионални модели. Го проучува одговорот на климата на зголемувањето на нивоата на јаглерод диоксид во атмосферата преку модели со различна физичка сложеност и ги следи новите сигнали од основните физички феномени.
За да разбереме повеќе бури на јужната хемисфера, собравме неколку видови докази, вклучувајќи податоци од климатски модели базирани на физика. Во првиот чекор, ги проучуваме набљудувањата во однос на тоа како енергијата е распределена низ Земјата.
Бидејќи Земјата е сфера, нејзината површина го прима сончевото зрачење од Сонцето нерамномерно. Поголемиот дел од енергијата се прима и апсорбира на екваторот, каде што сончевите зраци ја погодуваат површината подиректно. Спротивно на тоа, половите што светлината ги погодува под стрмни агли добиваат помалку енергија.
Децении истражувања покажаа дека силата на бурата доаѓа од оваа разлика во енергијата. Во суштина, тие ја претвораат „статичката“ енергија складирана во оваа разлика во „кинетичка“ енергија на движење. Оваа транзиција се случува преку процес познат како „бароклинична нестабилност“.
Ова гледиште сугерира дека паѓачката сончева светлина не може да го објасни поголемиот број бури на јужната хемисфера, бидејќи обете хемисфери добиваат иста количина сончева светлина. Наместо тоа, нашата набљудувачка анализа сугерира дека разликата во интензитетот на бурите помеѓу југ и север може да се должи на два различни фактори.
Прво, транспортот на океанската енергија, честопати нарекуван „транспортна лента“. Водата тоне во близина на Северниот Пол, тече по океанското дно, се издига околу Антарктикот и тече назад кон север по должината на екваторот, носејќи енергија со себе. Крајниот резултат е пренос на енергија од Антарктикот до Северниот Пол. Ова создава поголем енергетски контраст помеѓу екваторот и половите на јужната хемисфера отколку на северната хемисфера, што резултира со посилни бури на јужната хемисфера.
Вториот фактор се големите планини на северната хемисфера, кои, како што сугерираше претходната работа на Манабе, ги пригушуваат бурите. Воздушните струи над големите планински венци создаваат фиксни височини и ниски температури што ја намалуваат количината на енергија достапна за бурите.
Сепак, анализата на набљудуваните податоци сама по себе не може да ги потврди овие причини, бидејќи премногу фактори дејствуваат и комуницираат истовремено. Исто така, не можеме да ги исклучиме поединечните причини за да ја тестираме нивната значајност.
За да го направиме ова, треба да користиме климатски модели за да проучиме како се менуваат бурите кога ќе се отстранат различни фактори.
Кога ги измазнувавме планините на Земјата во симулацијата, разликата во интензитетот на бурите помеѓу хемисферите беше преполовена. Кога ја отстранивме транспортната лента на океанот, другата половина од разликата во бурите исчезна. Така, за прв пат, откриваме конкретно објаснување за бурите на јужната хемисфера.
Бидејќи бурите се поврзани со сериозни социјални влијанија како што се екстремни ветрови, температури и врнежи, важното прашање на кое мора да одговориме е дали идните бури ќе бидат посилни или послаби.
Добивајте курирани резимеа на сите клучни статии и трудови од Carbon Brief по е-пошта. Дознајте повеќе за нашиот билтен тука.
Добивајте курирани резимеа на сите клучни статии и трудови од Carbon Brief по е-пошта. Дознајте повеќе за нашиот билтен тука.
Клучна алатка во подготовката на општествата за справување со ефектите од климатските промени е обезбедувањето прогнози засновани на климатски модели. Нова студија сугерира дека просечните бури на јужната хемисфера ќе станат поинтензивни кон крајот на векот.
Напротив, се предвидува дека промените во просечниот годишен интензитет на бурите на северната хемисфера ќе бидат умерени. Ова делумно се должи на конкурентските сезонски ефекти помеѓу затоплувањето во тропските предели, што ги прави бурите посилни, и брзото затоплување во Арктикот, што ги прави послаби.
Сепак, климата овде и сега се менува. Кога ги разгледуваме промените во изминатите неколку децении, откриваме дека просечните бури станале поинтензивни во текот на годината на јужната хемисфера, додека промените на северната хемисфера биле занемарливи, што е во согласност со предвидувањата на климатските модели во истиот период.
Иако моделите го потценуваат сигналот, тие укажуваат на промени што се случуваат од истите физички причини. Тоа е, промените во океанот ги зголемуваат бурите бидејќи потоплата вода се движи кон екваторот, а постудената вода се носи на површината околу Антарктикот за да ја замени, што резултира со посилен контраст помеѓу екваторот и половите.
На северната хемисфера, промените во океаните се компензираат со губењето на морскиот мраз и снег, што предизвикува Арктикот да апсорбира повеќе сончева светлина и да го ослабне контрастот помеѓу екваторот и половите.
Влоговите за добивање на точниот одговор се високи. За идната работа ќе биде важно да се утврди зошто моделите го потценуваат набљудуваниот сигнал, но подеднакво ќе биде важно да се добие точниот одговор од вистинските физички причини.
Xiao, T. et al. (2022) Бури на јужната хемисфера поради релјефни форми и океанска циркулација, Зборник на трудови на Националната академија на науките на Соединетите Американски Држави, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Добивајте курирани резимеа на сите клучни статии и трудови од Carbon Brief по е-пошта. Дознајте повеќе за нашиот билтен тука.
Добивајте курирани резимеа на сите клучни статии и трудови од Carbon Brief по е-пошта. Дознајте повеќе за нашиот билтен тука.
Објавено под лиценца на CC. Можете да го репродуцирате неадаптираниот материјал во целост за некомерцијална употреба со линк до Carbon Brief и линк до статијата. Ве молиме контактирајте не за комерцијална употреба.