Professor Tiffany Shaw, Chicago ülikooli geoteaduste osakonna professor
Lõunapoolkera on väga turbulentne koht. Tuuleid erinevatel laiuskraadidel on kirjeldatud kui "möirgamist nelikümmend kraadi", "raevukaid viiskümmend kraadi" ja "karjuv kuuskümmend kraadi". Lained ulatuvad ilmatu 78 jalga (24 meetrit).
Nagu me kõik teame, ei suuda miski põhjapoolkeral sobitada lõunapoolkera tugevaid torme, tuult ja laineid. Miks?
Riikliku Teaduste Akadeemia toimetises avaldatud uues uuringus paljastavad mu kolleegid ja ma leian, miks tormid on lõunapoolkeral tavalisemad kui põhjaosas.
Kombineerides mitu vaatluste, teooria ja kliimamudelite tõendusmaterjali, osutavad meie tulemused põhjapoolkera globaalsete konveierilintide ja suurte mägede põhilisele rollile.
Näitame ka seda, et aja jooksul muutusid lõunapoolkera tormid intensiivsemaks, põhjapoolkeral osalejad aga mitte. See on kooskõlas globaalse soojenemise kliimamudeli modelleerimisega.
Need muutused olulised, kuna me teame, et tugevamad tormid võivad põhjustada tõsisemaid mõjusid, nagu äärmuslik tuul, temperatuur ja sademed.
Pikka aega oli enamik vaatlusi maa peal olevate ilmastikuolude kohta. See andis teadlastele selge pildi tormist põhjapoolkeral. Lõunapoolkeral, mis katab umbes 20 protsenti maad, ei saanud me tormidest selget pilti enne, kui satelliit vaatlused olid kättesaadavad 1970. aastate lõpus.
Alates aastakümnete pikkustest vaatlustest alates satelliidi ajastu algusest teame, et lõunapoolkera tormid on umbes 24 protsenti tugevamad kui põhjapoolkeral.
See on näidatud alloleval kaardil, mis näitab lõunapoolkera (ülaosa), põhjapoolkera (keskpunkti) ja nende (alumise) erinevust aastatel 1980–2018 täheldatud keskmist tormi intensiivsust. (Pange tähele, et lõunapoolus on esimese ja viimase kaartide võrdluse tipus.
Kaart näitab lõunapoolkera lõunapoolkera lõunapoolse ookeani tormide püsivalt kõrge intensiivsust ning nende kontsentratsiooni Vaikse ookeani ja Atlandi ookeani ookeanides (varjutatud oranži) põhjapoolkeral. Erinevuskaart näitab, et tormid on lõunapoolkeral tugevamad kui põhjapoolkeral (oranži varjutamine) enamikul laiuskraadidel.
Ehkki erinevaid teooriaid on palju, ei paku keegi kahe poolkera tormide erinevuse kohta lõplikku seletust.
Põhjuste väljaselgitamine näib olevat keeruline ülesanne. Kuidas mõista sellist keerulist süsteemi, mis hõlmab tuhandeid kilomeetreid kui atmosfäär? Me ei saa maad purki panna ja seda uurida. Kuid just seda teevad teadlased, kes uurivad kliima füüsikat. Me rakendame füüsikaseadusi ja kasutame neid Maa atmosfääri ja kliima mõistmiseks.
Selle lähenemisviisi kõige kuulsam näide on dr Shuro Manabe teedrajav töö, kes sai 2021. aasta füüsika auhinna “tema usaldusväärse prognoosimise eest globaalse soojenemise eest”. Selle ennustused põhinevad Maa kliima füüsilistel mudelitel, ulatudes lihtsaimatest ühemõõtmelistest temperatuurimudelitest kuni täieõiguslike kolmemõõtmeliste mudeliteni. Selles uuritakse kliima reageerimist süsinikdioksiidi tõusule atmosfääris erineva füüsilise keerukuse mudelite kaudu ja monitorid, mis tekivad signaalid füüsikaliste nähtuste põhjal.
Lõunapoolkera rohkemate tormide mõistmiseks oleme kogunud mitu tõendusmaterjali, sealhulgas andmeid füüsikapõhiste kliimamudelite kohta. Esimeses etapis uurime vaatlusi selle kohta, kuidas energiat kogu Maa jaotub.
Kuna Maa on sfäär, võtab selle pind päikesekiirgust päikese eest ebaühtlaselt. Suurem osa energiast võetakse vastu ja imendub ekvaatorisse, kus päikesekiired tabavad pinda otsesemalt. Seevastu postid, mis järskude nurkade all tabavad, saavad vähem energiat.
Aastakümnete pikkused uuringud on näidanud, et tormi tugevus tuleneb sellest energia erinevusest. Põhimõtteliselt muudavad nad selles erinevuses salvestatud “staatilise” energia liikumise kineetiliseks energiaks. See üleminek toimub protsessi kaudu, mida tuntakse barokliinilise ebastabiilsusena.
See vaade viitab sellele, et juhtum päikesevalgus ei suuda selgitada suuremat tormide arvu lõunapoolkeral, kuna mõlemad poolkerad saavad sama palju päikesevalgust. Selle asemel viitab meie vaatlusanalüüs sellele, et tormi intensiivsuse erinevus lõuna ja põhja vahel võib olla tingitud kahest erinevast tegurist.
Esiteks, ookeani energia transport, mida sageli nimetatakse konveierilintiks. Vesi vajub põhjapooluse lähedal, voolab piki ookeani põrandat, tõuseb ümber Antarktika ja voolab mööda ekvaatori põhja poole, kandes sellega energiat. Lõpptulemus on energia ülekandmine Antarktikast põhjapoolusele. See loob suurema energiakontrasti ekvaatori ja lõunapoolkera pooluste vahel kui põhjapoolkeral, mille tulemuseks on lõunapoolkeral raskemad tormid.
Teine tegur on põhjapoolkera suured mäed, mis Manabe varasema teos soovitas torme. Suurte mägivahete õhuvoolud loovad fikseeritud kõrgused ja madalad, mis vähendavad tormide jaoks saadaolevat energiat.
Ainuüksi vaadeldavate andmete analüüs ei saa aga neid põhjuseid kinnitada, kuna liiga palju tegureid töötavad ja interakteeruvad samaaegselt. Samuti ei saa me välistada individuaalseid põhjuseid nende olulisuse kontrollimiseks.
Selleks peame kasutama kliimamudeleid, et uurida, kuidas tormid erinevate tegurite eemaldamisel muutuvad.
Kui simulatsioonis Maa mägesid silusime, vähenes poolkerade tormi intensiivsuse erinevus poole võrra. Kui me ookeani konveierilindi eemaldasime, oli tormi erinevus teine ​​pool kadunud. Seega paljastame esimest korda lõunapoolkera tormide konkreetse seletuse.
Kuna torme seostatakse selliste tõsiste sotsiaalsete mõjudega nagu äärmuslikud tuuled, temperatuurid ja sademed, on oluline küsimus, millele peame vastama, kas tulevased tormid on tugevamad või nõrgemad.
Saate kureeritud kokkuvõtteid kõigist peamiste artiklite ja artiklite kohta e -posti teel. Lisateavet meie infolehe kohta leiate siit.
Saate kureeritud kokkuvõtteid kõigist peamiste artiklite ja artiklite kohta e -posti teel. Lisateavet meie infolehe kohta leiate siit.
Peamine tööriist ühiskondade ettevalmistamisel kliimamuutuste mõjuga toimetulemiseks on kliimamudelitel põhinevate prognooside pakkumine. Uus uuring viitab sellele, et lõunapoolkera keskmised tormid muutuvad sajandi lõpus intensiivsemaks.
Vastupidi, ennustatakse põhjapoolkera tormide keskmise aastase intensiivsuse muutusi mõõdukaks. See on osaliselt tingitud troopikas soojenemise vahel konkureerivatest hooajalistest mõjudest, mis muudab tormid tugevamaks ja Arktikas kiire soojenemise vahel, mis muudab nad nõrgemaks.
Kliima siin ja nüüd on aga muutumas. Kui vaatame muudatusi viimase paarikümne aasta jooksul, leiame, et keskmised tormid on lõunapoolkeral aasta jooksul intensiivsemaks muutunud, samas kui põhjapoolkera muutused on olnud tühine, kooskõlas kliimamudeli proportsioonidega samal perioodil.
Ehkki mudelid alahindavad signaali, näitavad need samadel füüsilistel põhjustel toimuvaid muutusi. See tähendab, et muutused ookeani suurendavad torme, kuna soojem vesi liigub ekvaatori poole ja Antarktika ümbruse pinnale tuuakse selle asendamiseks külmem vesi, mille tulemuseks on ekvaatori ja pooluste vahel tugevam kontrast.
Põhjapoolkeral kompenseerib ookeani muutused merejää ja lume kadu, põhjustades Arktika neelamise rohkem päikesevalgust ja nõrgendades ekvaatori ja pooluste vahelist kontrasti.
Õige vastuse saamise panus on kõrge. Tulevase töö jaoks on oluline kindlaks teha, miks mudelid täheldatud signaali alahindavad, kuid sama oluline on saada õige vastus õigetel füüsilistel põhjustel.
Xiao, T. jt. (2022) Lõunapoolkera tormid maavormide ja ookeani ringluse tõttu, Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia toimetised, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
Saate kureeritud kokkuvõtteid kõigist peamiste artiklite ja artiklite kohta e -posti teel. Lisateavet meie infolehe kohta leiate siit.
Saate kureeritud kokkuvõtteid kõigist peamiste artiklite ja artiklite kohta e -posti teel. Lisateavet meie infolehe kohta leiate siit.
Avaldatud CC litsentsi alusel. Võite mitteäriliseks kasutamiseks kohandatud materjali tervikuna reprodutseerida koos lingiga süsiniku lühikokkuvõttega ja lingiga artiklile. Võtke meiega ärilise kasutamise saamiseks ühendust.