Tiffany Shaw professzor, a Chicagói Egyetem Geotudományi Tanszékének professzora
A déli félteke nagyon viharos hely.A különböző szélességi fokokon a szeleket „zúgó negyven fokos”, „dühöngő ötven fokos” és „kiáltó hatvan fokos” néven írták le.A hullámok elérik a 24 métert.
Mint mindannyian tudjuk, az északi féltekén semmi sem hasonlítható össze a déli féltekén tapasztalható heves viharokkal, széllel és hullámokkal.Miért?
A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban megjelent új tanulmányban kollégáimmal feltárjuk, miért gyakoribbak a viharok a déli féltekén, mint az északon.
A megfigyelésekből, elméletekből és éghajlati modellekből származó bizonyítékok több sorát kombinálva eredményeink a globális óceáni „futószalagok” és az északi féltekén elhelyezkedő nagy hegyek alapvető szerepére mutatnak rá.
Azt is megmutatjuk, hogy idővel a déli féltekén a viharok intenzívebbé váltak, míg az északi féltekén nem.Ez összhangban van a globális felmelegedés éghajlati modelljével.
Ezek a változások fontosak, mert tudjuk, hogy az erősebb viharok súlyosabb hatásokhoz vezethetnek, például szélsőséges szélhez, hőmérséklethez és csapadékhoz.
Hosszú ideig a legtöbb földi időjárási megfigyelést szárazföldről végezték.Ez világos képet adott a tudósoknak az északi féltekén uralkodó viharról.A déli féltekén azonban, amely a szárazföld mintegy 20 százalékát borítja, addig nem kaptunk tiszta képet a viharokról, amíg a hetvenes évek végén elérhetővé nem váltak a műholdas megfigyelések.
A műholdkorszak kezdete óta több évtizedes megfigyelés 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 (fent), az északi féltekén (középen) és a köztük lévő különbséget (alul) mutatja 1980 és 2018 között. (Megjegyezzük, hogy a Déli-sark kb. az első és az utolsó térkép összehasonlításának teteje.)
A térképen a viharok tartósan magas intenzitása a déli féltekén a déli óceánon, illetve a Csendes- és Atlanti-óceánon (narancssárga árnyalattal) azok koncentrációja az északi féltekén.A különbségtérkép azt mutatja, hogy a viharok a legtöbb szélességi körön erősebbek a déli féltekén, mint az északi féltekén (narancssárga árnyékolás).
Bár sokféle elmélet létezik, senki sem ad végleges magyarázatot a két félteke közötti viharok különbségére.
Az okok feltárása nehéz feladatnak tűnik.Hogyan lehet megérteni egy ilyen összetett, több ezer kilométeres rendszert, mint a légkör?Nem tehetjük a Földet egy edénybe és nem tanulmányozhatjuk.Az éghajlat fizikáját kutató tudósok azonban pontosan ezt teszik.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 megkapta a fizikai Nobel-díjat „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 légkör szén-dioxid-szintjének növekedésére, és figyeli a mögöttes fizikai jelenségekből érkező jeleket.
A déli féltekén tapasztalható további viharok megértéséhez számos bizonyítékot gyűjtöttünk össze, beleértve a fizikán alapuló klímamodellek adatait.Első lépésben a megfigyeléseket tanulmányozzuk abból a szempontból, hogy az energia hogyan oszlik el a Földön.
Mivel a Föld egy gömb, felülete egyenetlenül kapja a Nap sugárzását.Az energia nagy részét az egyenlítőn veszik és nyeljük el, ahol a napsugarak közvetlenebbül érik a felszínt.Ezzel szemben a meredek szögben eltalált oszlopok kevesebb energiát kapnak.
Több évtizedes kutatások kimutatták, hogy a vihar ereje ebből az energiakülönbségből fakad.Lényegében az ebben a különbségben tárolt „statikus” energiát „kinetikus” mozgási energiává alakítják.Ez az átmenet a „baroklinikus instabilitás” néven ismert folyamaton keresztül megy végbe.
Ez a nézet azt sugallja, hogy a beeső napfény nem magyarázza meg a déli féltekén fellépő viharok nagyobb számát, mivel mindkét félteke ugyanannyi napfényt kap.Ehelyett megfigyelési elemzésünk azt sugallja, hogy a déli és északi viharintenzitás különbsége két különböző tényezőnek tudható be.
Először is, az óceáni energia szállítása, amelyet gyakran „futószalagnak” is neveznek.A víz az Északi-sark közelében süllyed, végigfolyik az óceán fenekén, felemelkedik az Antarktisz körül, és az Egyenlítő mentén visszafolyik északra, energiát hordozva.A végeredmény az energiaátvitel az Antarktiszról az Északi-sarkra.Ez nagyobb energiakontrasztot hoz létre az Egyenlítő és a sarkok között a déli féltekén, mint az északi féltekén, ami súlyosabb viharokat eredményez a déli féltekén.
A második tényezőt az északi féltekén található nagy hegyek jelentik, amelyek – amint azt Manabe korábbi munkái is sugallták – tompítják a viharokat.A nagy hegyláncok feletti légáramlatok állandó magasságokat és mélypontokat 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 kölcsönhatásba lép egyidejűleg.Emellett nem zárhatjuk ki az egyéni okokat sem, hogy teszteljük azok jelentőségét.
Ehhez éghajlati modellekkel kell tanulmányoznunk, hogyan változnak a viharok, ha különböző tényezőket eltávolítanak.
Amikor a szimulációban kisimítottuk a föld hegyeit, a féltekék közötti viharintenzitás különbség a felére csökkent.Amikor eltávolítottuk az óceán futószalagját, a viharkülönbség másik fele eltűnt.Így most először tárunk fel konkrét magyarázatot a déli féltekén fellépő viharokra.
Mivel a viharok súlyos társadalmi hatásokkal, például szélsőséges széllel, hőmérséklettel és csapadékkal járnak, fontos kérdésre kell válaszolnunk, hogy a jövőbeli viharok erősebbek vagy gyengébbek lesznek-e.
E-mailben kaphat összefoglalókat a Carbon Brief összes kulcsfontosságú cikkéről és közleményéről.Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
E-mailben kaphat összefoglalókat a Carbon Brief összes kulcsfontosságú cikkéről és közleményéről.Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
A társadalmak klímaváltozás hatásaival való megbirkózásra való felkészítésének kulcsfontosságú eszköze az éghajlati modelleken alapuló előrejelzések készítése.Egy új tanulmány szerint a déli féltekén az átlagos viharok intenzívebbé válnak a század vége felé.
Éppen ellenkezőleg, az északi féltekén a viharok átlagos éves intenzitásának változása mérsékelt lesz.Ez részben a trópusi felmelegedés, amely viharokat erősödik, és az Északi-sarkvidék gyors felmelegedése között versengő szezonális hatásoknak köszönhető, amely gyengíti azokat.
Az éghajlat azonban itt és most változik.Ha megvizsgáljuk az elmúlt évtizedek változásait, azt találjuk, hogy az átlagos viharok intenzívebbé váltak az év folyamán a déli féltekén, míg az északi féltekén a változások elhanyagolhatóak voltak, összhangban az éghajlati modell ugyanezen időszakra vonatkozó előrejelzéseivel. .
Bár a modellek alábecsülik a jelet, ugyanazon fizikai okok miatt bekövetkező változásokat jelzik.Vagyis az óceán változásai növelik a viharokat, mert a melegebb víz az Egyenlítő felé mozdul, 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 óceán változásait ellensúlyozza a tengeri jég és hó elvesztése, aminek következtében az Északi-sarkvidék több napfényt nyel el, és gyengíti az Egyenlítő és a sarkok közötti kontrasztot.
A helyes válasz megszerzésének tétje nagy.A jövőbeni munka során fontos lesz annak meghatározása, hogy a modellek miért becsülik alá a megfigyelt jelet, de ugyanilyen fontos lesz a megfelelő válasz megszerzése a megfelelő fizikai okokból.
Xiao, T. et al.(2022) Viharok a déli féltekén a felszínformák és az óceáni keringés miatt, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, doi: 10.1073/pnas.2123512119
E-mailben kaphat összefoglalókat a Carbon Brief összes kulcsfontosságú cikkéről és közleményéről.Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
E-mailben kaphat összefoglalókat a Carbon Brief összes kulcsfontosságú cikkéről és közleményéről.Tudjon meg többet hírlevelünkről itt.
CC licenc alatt jelent meg.Az adaptálatlan anyagot teljes egészében reprodukálhatja nem kereskedelmi használatra a Carbon Brief-re és a cikkre mutató hivatkozással.Kereskedelmi felhasználás céljából kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot.