Tiffany Shaw professzor, a Chicagói Egyetem Földtudományi Tanszékének professzora
A déli félteke egy nagyon viharos hely. A különböző szélességi fokokon fújó szeleket „tomboló negyven fokos”, „dühös ötven fokos” és „üvöltő hatvan fokos” szeleknek írták le. A hullámok elérik a 24 métert is.
Mint mindannyian tudjuk, az északi féltekén semmi sem veheti fel a versenyt a déli féltekén tapasztalható heves viharokkal, széllel és hullámokkal. Miért?
Egy új tanulmányban, amelyet a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban publikáltak, kollégáimmal feltárjuk, miért gyakoribbak a viharok a déli féltekén, mint az északi.
A megfigyelésekből, elméletekből és éghajlati modellekből származó számos bizonyíték kombinálásával eredményeink a globális óceáni „szállítószalagok” és az északi félteke nagy hegységeinek alapvető szerepére mutatnak rá.
Azt is bemutatjuk, hogy az idő múlásával a déli féltekén a viharok intenzívebbé váltak, míg az északi féltekén nem. Ez összhangban van a globális felmelegedés klímamodelljével.
Ezek a változások azért fontosak, mert tudjuk, hogy az erősebb viharok súlyosabb hatásokhoz vezethetnek, például szélsőséges széllökésekhez, hőmérséklet-ingadozásokhoz és csapadékhoz.
Hosszú ideig a földi időjárás megfigyeléseinek nagy részét a szárazföldről végezték. Ez tiszta képet adott a tudósoknak az északi féltekén zajló viharokról. A déli féltekén azonban, amely a szárazföld mintegy 20 százalékát borítja, nem kaptunk tiszta képet a viharokról, amíg a műholdas megfigyelések az 1970-es évek végén elérhetővé nem váltak.
A műholdkorszak kezdete óta eltelt évtizedek megfigyelései alapján tudjuk, hogy a déli féltekén a viharok körülbelül 24 százalékkal erősebbek, mint az északi féltekén.
Ez látható az alábbi térképen, amely a déli féltekén (felül), az északi féltekén (középen) és a köztük lévő különbségen (alul) megfigyelt átlagos éves viharintenzitást mutatja 1980 és 2018 között. (Megjegyzendő, hogy a Déli-sark az első és az utolsó térkép összehasonlításának tetején található.)
A térkép a déli féltekén a Déli-óceánon tartósan magas viharintenzitást, az északi féltekén pedig a Csendes- és Atlanti-óceánban (narancssárga árnyékolás) koncentrációjukat mutatja. A különbségtérkép azt mutatja, hogy a viharok a legtöbb szélességi fokon erősebbek a déli féltekén, mint az északi féltekén (narancssárga árnyékolás).
Bár számos különböző elmélet létezik, senki sem ad végleges magyarázatot a két félteke közötti viharok közötti különbségre.
Az okok kiderítése nehéz feladatnak tűnik. Hogyan értsünk meg egy ilyen összetett, több ezer kilométerre kiterjedő rendszert, mint a légkör? Nem tehetjük a Földet egy befőttesüvegbe, és nem tanulmányozhatjuk. Pedig pontosan ezt teszik a klímafizikát kutató tudósok. A fizika törvényeit alkalmazzuk, és felhasználjuk a Föld légkörének és éghajlatának megértéséhez.
Ennek a megközelítésnek a leghíresebb példája Dr. Shuro Manabe úttörő munkája, aki 2021-ben fizikai Nobel-díjat kapott „a globális felmelegedés megbízható előrejelzéséért”. Előrejelzései a Föld éghajlatának fizikai modelljein alapulnak, a legegyszerűbb egydimenziós hőmérsékleti modellektől a teljes értékű háromdimenziós modellekig. Különböző fizikai komplexitású modelleken keresztül vizsgálja az éghajlat reakcióját a légkörben lévő szén-dioxid szintjének emelkedésére, és figyelemmel kíséri az alapul szolgáló fizikai jelenségekből származó jeleket.
A déli féltekén tapasztalható viharok jobb megértése érdekében számos bizonyítékot gyűjtöttünk össze, beleértve a fizikai alapú éghajlati modellekből származó adatokat is. Az első lépésben a Földön eloszló energia megfigyeléseit vizsgáljuk.
Mivel a Föld gömb alakú, a felszíne egyenetlenül kapja a Nap sugárzását. Az energia nagy részét az Egyenlítőnél fogadja és nyeli el, ahol a napsugarak közvetlenül érik a felszínt. Ezzel szemben a sarkok, amelyekre a fény meredek szögben esik, kevesebb energiát kapnak.
Évtizedes kutatások kimutatták, hogy a viharok erőssége ebből az energiakülönbségből fakad. Lényegében a különbségben tárolt „statikus” energiát „kinetikus” mozgási energiává alakítják. Ez az átmenet egy „baroklinikus instabilitás” néven ismert folyamaton keresztül megy végbe.
Ez a nézet azt sugallja, hogy a beeső napfény nem magyarázza a viharok nagyobb számát a déli féltekén, mivel mindkét félteke azonos mennyiségű napfényt kap. Ehelyett megfigyelési elemzésünk azt sugallja, hogy a déli és északi félteke közötti viharintenzitásbeli különbség két különböző tényezőnek tudható be.
Először is, az óceáni energia szállítása, amelyet gyakran „szállítószalagnak” is neveznek. A víz az Északi-sark közelében lesüllyed, az óceán fenekén áramlik, az Antarktisz körül emelkedik, majd az Egyenlítő mentén észak felé áramlik, magával ragadva az energiát. A végeredmény az energia átadása az Antarktiszról az Északi-sarkra. Ez nagyobb energiakontrasztot hoz létre az Egyenlítő és a sarkok között a déli féltekén, mint az északi féltekén, ami hevesebb viharokat eredményez a déli féltekén.
A második tényező az északi félteke nagy hegyei, amelyek – ahogy Manabe korábbi munkája is sugallta – tompítják a viharokat. A nagy hegyláncok feletti légáramlatok állandó magas és alacsony hőmérsékleteket hoznak létre, amelyek csökkentik a viharok számára rendelkezésre álló energia mennyiségét.
A megfigyelt adatok elemzése azonban önmagában nem tudja megerősíteni ezeket az okokat, mivel túl sok tényező működik és hatnak egymásra egyszerre. Ezenkívül nem zárhatjuk ki az egyes okokat a jelentőségük tesztelése érdekében.
Ehhez klímamodelleket kell használnunk annak tanulmányozására, hogy a viharok hogyan változnak, amikor különböző tényezőket eltávolítunk.
Amikor a szimulációban kisimítottuk a Föld hegyeit, a féltekék közötti viharintenzitás-különbség a felére csökkent. Amikor eltávolítottuk az óceán szállítószalagját, a viharkülönbség másik fele eltűnt. Így először tártunk fel konkrét magyarázatot a déli féltekén lévő viharokra.
Mivel a viharok súlyos társadalmi hatásokkal járnak, mint például a szélsőséges szél, a hőmérséklet és a csapadék, a fontos kérdés, amit meg kell válaszolnunk, az, hogy a jövőbeli viharok erősebbek vagy gyengébbek lesznek-e.
Kapja meg e-mailben a Carbon Brief összes fontos cikkének és tanulmányának válogatott összefoglalóit. Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
Kapja meg e-mailben a Carbon Brief összes fontos cikkének és tanulmányának válogatott összefoglalóit. Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
A társadalmak klímaváltozás hatásainak kezelésére való felkészítésének egyik kulcsfontosságú eszköze a klímamodelleken alapuló előrejelzések készítése. Egy új tanulmány szerint a déli féltekén az átlagos viharok az évszázad vége felé intenzívebbé válnak.
Épp ellenkezőleg, az északi féltekén a viharok átlagos éves intenzitásának változásai várhatóan mérsékeltek lesznek. Ez részben a trópusokon felmelegedő, a viharokat erősebbé tevő, és az Arktiszon felmelegedő, a viharokat gyengítő szezonális hatásoknak tudható be.
Az éghajlat azonban itt és most változik. Ha az elmúlt évtizedek változásait vizsgáljuk, azt tapasztaljuk, hogy a déli féltekén az átlagos viharok az év során intenzívebbé váltak, míg az északi féltekén a változások elhanyagolhatók voltak, ami összhangban van az éghajlati modellek ugyanezen időszakra vonatkozó előrejelzéseivel.
Bár a modellek alábecsülik a jelet, azt mutatják, hogy a változások ugyanazon fizikai okokból következnek be. Vagyis az óceánban bekövetkező változások fokozzák a viharokat, mivel a melegebb víz az Egyenlítő felé mozog, és az Antarktisz környékén hidegebb víz kerül a felszínre, hogy helyettesítse azt, ami erősebb kontrasztot eredményez az Egyenlítő és a sarkok között.
Az északi féltekén az óceáni változásokat ellensúlyozza a tengeri jég és a hó vesztesége, aminek következtében az Arktisz több napfényt nyel el, és gyengül a kontraszt az Egyenlítő és a sarkok között.
A helyes válasz megszerzésének tétje magas. A jövőbeli munka szempontjából fontos lesz meghatározni, hogy a modellek miért becsülik alá a megfigyelt jelet, de ugyanilyen fontos lesz a helyes válasz megadása a megfelelő fizikai okokból.
Xiao, T. et al. (2022) Viharok a déli féltekén a felszínformák és az óceáni cirkuláció miatt, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Kapja meg e-mailben a Carbon Brief összes fontos cikkének és tanulmányának válogatott összefoglalóit. Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
Kapja meg e-mailben a Carbon Brief összes fontos cikkének és tanulmányának válogatott összefoglalóit. Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
CC licenc alatt közzétéve. A teljes, adaptálatlan anyag reprodukálható nem kereskedelmi célú felhasználásra a Carbon Briefre és a cikkre mutató link feltüntetésével. Kereskedelmi felhasználás esetén kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot.