Tiffany Shaw professzor, a Chicagói Egyetem Földtudományi Tanszékének professzora
A déli félteke nagyon viharos hely. A különféle szélességi széleket „Negyven fokos fok”, „dühös ötven fokos” és „Screaming Screaming Sounding fokos fok”. A hullámok egy óriási 78 láb (24 méter) elérik.
Mint mindannyian tudjuk, az északi féltekén semmi sem felel meg a déli féltekén a súlyos viharoknak, a szélnek és a hullámoknak. Miért?
A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában közzétett új tanulmányban, kollégáimmal és felfedezem, miért gyakoribbak a viharok a déli féltekén, mint az északi részén.
A megfigyelések, az elmélet és az éghajlati modellek több bizonyítékának kombinálása révén eredményeink a globális óceáni „szállítószalagok” és a nagy hegyek alapvető szerepére utalnak az északi féltekén.
Azt is megmutatjuk, hogy az idő múlásával a déli féltekén a viharok intenzívebbé váltak, míg az északi féltekén nem. Ez összhangban áll a globális felmelegedés éghajlati modellezésével.
Ezek a változások azért számítanak, mert tudjuk, hogy az erősebb viharok súlyosabb hatásokhoz vezethetnek, mint például a szélsőséges szél, a hőmérséklet és az esőzések.
Hosszú ideig a földi időjárás legtöbb megfigyelését földből készítették. Ez egyértelmű képet adott a tudósoknak az északi féltekén lévő viharról. A déli féltekén, amely a föld kb. 20 % -át lefedi, nem kaptunk egyértelmű képet a viharokról, amíg a műholdas megfigyelések az 1970 -es évek végén nem álltak rendelkezésre.
A műholdas korszak kezdete óta a megfigyelés évtizedek óta tudjuk, hogy a déli féltekén a viharok körülbelül 24 százalékkal erősebbek, mint az északi féltekén.
Ezt az alábbi térképen láthatjuk, amely megmutatja a déli félteke (felső), az északi félteke (központ) átlagos éves viharintenzitását és az 1980 és 2018 közötti különbség (alsó) közötti különbséget (vegye figyelembe, hogy a déli pólus az első és az utolsó térképek összehasonlításának tetején van.)
A térkép a déli féltekén a déli óceánban tartó viharok tartósan magas intenzitását mutatja, és a Csendes -óceán és az Atlanti -óceán (narancssárga árnyalatú) koncentrációját az északi féltekén. A különbségtérkép azt mutatja, hogy a viharok erősebbek a déli féltekén, mint az északi féltekén (narancssárga árnyékolás) a legtöbb szélességi körben.
Noha sokféle elmélet létezik, senki sem ad végleges magyarázatot a két félgömb közötti viharok különbségére.
Az okok megismerése nehéz feladatnak tűnik. Hogyan lehet megérteni egy ilyen összetett rendszert, amely több ezer kilométert ölel fel, mint a légkör? Nem tehetjük a Földet egy edénybe és tanulmányozhatjuk. Ugyanakkor pontosan ezt teszik az éghajlat fizikáját tanulmányozó tudósok. A fizika törvényeit alkalmazzuk, és felhasználjuk őket a Föld légkörének és éghajlatának megértésére.
Ennek a megközelítésnek a leghíresebb példa Dr. Shuro Manabe úttörő munkája, aki a 2021 -es Nobel -díjat fizikai díjat kapott „a globális felmelegedés megbízható előrejelzéséért”. Előrejelzései a Föld éghajlatának fizikai modelljein alapulnak, a legegyszerűbb egydimenziós hőmérsékleti modellektől a teljes értékű háromdimenziós modellekig. Vizsgálja az éghajlat reakcióját a légkörben a szén -dioxid emelkedési szintjére a változó fizikai bonyolultságú modellek révén, és figyelemmel kíséri a mögöttes fizikai jelenségek felmerülő jeleit.
A déli féltekén több vihar megértése érdekében számos bizonyítékot gyűjtöttünk, ideértve a fizika-alapú éghajlati modellek adatait is. Az első lépésben a megfigyeléseket vizsgáljuk annak szempontjából, hogy az energia hogyan oszlik meg a földön.
Mivel a Föld gömb, felülete egyenetlenül napsugárzást kap a Naptól. Az energia nagy részét az Egyenlítőn fogadják és felszívják, ahol a nap sugarai közvetlenül a felületre ütköznek. Ezzel szemben az olyan pólusok, amelyek meredek szögekben eltalálják, kevesebb energiát kapnak.
A kutatás évtizedei kimutatták, hogy a vihar ereje az energia különbségéből származik. Alapvetően az ebben a különbségben tárolt „statikus” energiát a mozgás „kinetikus” energiájává alakítják. Ez az átmenet a „baroklinikus instabilitás” néven ismert folyamaton keresztül történik.
Ez a nézet azt sugallja, hogy az incidens napfény nem tudja megmagyarázni a déli féltekén lévő viharok nagyobb számát, mivel mindkét félgömb ugyanolyan mennyiségű napfényt kap. Ehelyett a megfigyelési elemzésünk azt sugallja, hogy a dél és az északi vihar intenzitásának különbsége két különböző tényezőnek tudható be.
Először az óceán energiája, amelyet gyakran „szállítószalagnak” neveznek. A víz süllyed az északi pólus közelében, az óceánfenék mentén áramlik, Antarktisz körül emelkedik, és északra folyik az Egyenlítő mentén, és energiát hordozva. A végeredmény az energia átadása az Antarktiszról az Északi -sarkra. Ez nagyobb energiát hoz létre az Egyenlítő és a déli féltekén lévő oszlopok között, mint az északi féltekén, ami a déli féltekén súlyosabb viharokat eredményez.
A második tényező az északi féltekén lévő nagy hegyek, amelyek - amint Manabe korábbi munkája javasolta - tompította a viharokat. A nagy hegyvidéki légáramok rögzített magasságot és mélypontokat hoznak létre, amelyek csökkentik a viharok számára rendelkezésre álló energiamennyiséget.
A megfigyelt adatok elemzése azonban önmagában nem tudja megerősíteni ezeket az okokat, mivel túl sok tényező működik és kölcsönhatásba lép egyszerre. Ezenkívül nem zárhatjuk ki az egyes okokat, hogy teszteljék azok jelentőségét.
Ehhez éghajlati modelleket kell használnunk annak tanulmányozására, hogy a vihar hogyan változnak, amikor a különböző tényezőket eltávolítják.
Amikor a szimulációban kicsomagoltuk a Föld hegységét, a félgömb közötti viharintenzitás különbsége felére csökkent. Amikor eltávolítottuk az óceán szállítószalagját, a viharkülönbség másik fele eltűnt. Így először fedezzük fel a déli féltekén lévő viharok konkrét magyarázatát.
Mivel a viharok olyan súlyos társadalmi hatásokkal járnak, mint például a szélsőséges szél, a hőmérséklet és a csapadék, a fontos kérdés, hogy meg kell válaszolni, hogy a jövőbeli viharok erősebbek -e vagy gyengébbek -e.
Az összes kulcsfontosságú cikk és cikk kurátoros összefoglalóit kapja meg a Carbon Rövid e -mailben. Tudjon meg többet a hírlevelünkről itt.
Az összes kulcsfontosságú cikk és cikk kurátoros összefoglalóit kapja meg a Carbon Rövid e -mailben. Tudjon meg többet a hírlevelünkről itt.
Az éghajlatváltozás hatásainak kezelésére szolgáló társadalmak előkészítésének egyik kulcsfontosságú eszköze az éghajlati modelleken alapuló előrejelzések biztosítása. Egy új tanulmány azt sugallja, hogy az átlagos déli félteke viharok a század vége felé intenzívebbé válnak.
Éppen ellenkezőleg, az északi féltekén a viharok átlagos éves intenzitásának változásai várhatóan mérsékeltek. Ez részben annak köszönhető, hogy a trópusokon való felmelegedés közötti versengő szezonális hatások, ami erősebbé teszi a viharokat, és a sarkvidéki gyors felmelegedés, ami gyengébbé teszi őket.
Az itt és most az éghajlat azonban megváltozik. Amikor az elmúlt néhány évtizedben bekövetkezett változásokat vizsgáljuk, úgy találjuk, hogy az átlagos viharok az év folyamán a déli féltekén az év folyamán intenzívebbé váltak, míg az északi féltekén bekövetkező változások elhanyagolhatóak voltak, összhangban az éghajlati modell előrejelzéseivel ugyanabban az időszakban.
Noha a modellek alábecsülik a jelet, jelzik a változásokat, amelyek ugyanazon fizikai okokból következnek be. Vagyis az óceán változásai növelik a viharokat, mivel a melegebb víz az Egyenlítő felé mozog, és a hidegebb vizet az Antarktisz körüli felszínre hozzák, hogy helyettesítsék azt, ami erősebb kontrasztot eredményez az Egyenlítő és az oszlopok között.
Az északi féltekén az óceánváltozásokat ellensúlyozza a tengeri jég és a hó elvesztése, ami az Északi -sarkvidék több napfény felszívását és az Egyenlítő és a pólusok közötti kontraszt gyengítését okozza.
Magas a helyes válasz megszerzésének tétje. Fontos lesz a jövőbeli munka, hogy meghatározzuk, hogy a modellek miért alábecsülik a megfigyelt jelet, de ugyanolyan fontos lesz, hogy a megfelelő választ a megfelelő fizikai okokból kapjuk meg.
Xiao, T. et al. (2022) Viharok a déli féltekén a földformák és az óceáni forgalom miatt, az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Az összes kulcsfontosságú cikk és cikk kurátoros összefoglalóit kapja meg a Carbon Rövid e -mailben. Tudjon meg többet a hírlevelünkről itt.
Az összes kulcsfontosságú cikk és cikk kurátoros összefoglalóit kapja meg a Carbon Rövid e -mailben. Tudjon meg többet a hírlevelünkről itt.
Megjelent a CC licenc alatt. A hozzáigazítatlan anyagot teljes egészében reprodukálhatja a nem kereskedelmi célú felhasználás céljából, a szénhosszúsághoz és a cikkhez való linkhez. Kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot kereskedelmi használatra.