Καθηγητής Tiffany Shaw, Καθηγητής, Τμήμα Γεωεπιστημών, Πανεπιστήμιο του Σικάγο
Το νότιο ημισφαίριο είναι ένα πολύ ταραχώδες μέρος. Οι άνεμοι σε διάφορα γεωγραφικά πλάτη έχουν περιγραφεί ως "βρυχηθμό σαράντα βαθμών", "εξαγριωμένους πενήντα βαθμούς" και "ουρλιάζοντας εξήντα βαθμούς". Τα κύματα φτάνουν σε ένα επιβλητικό 78 πόδια (24 μέτρα).
Όπως όλοι γνωρίζουμε, τίποτα στο βόρειο ημισφαίριο δεν μπορεί να ταιριάζει με τις σοβαρές καταιγίδες, τον άνεμο και τα κύματα στο νότιο ημισφαίριο. Γιατί;
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Proceedings της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, οι συνάδελφοί μου και εγώ αποκαλύπτουμε γιατί οι καταιγίδες είναι πιο συνηθισμένες στο νότιο ημισφαίριο απ 'ό, τι στο βόρειο.
Συνδυάζοντας διάφορες γραμμές αποδεικτικών στοιχείων από παρατηρήσεις, θεωρία και κλιματικά μοντέλα, τα αποτελέσματά μας δείχνουν τον θεμελιώδη ρόλο των παγκόσμιων ωκεάνιων "μεταφορικών ιμάντων" και των μεγάλων βουνών στο βόρειο ημισφαίριο.
Δείχνουμε επίσης ότι, με την πάροδο του χρόνου, οι καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο έγιναν πιο έντονες, ενώ εκείνοι στο βόρειο ημισφαίριο δεν το έκαναν. Αυτό είναι σύμφωνο με το μοντέλο του κλίματος μοντέλου της υπερθέρμανσης του πλανήτη.
Αυτές οι αλλαγές έχουν σημασία επειδή γνωρίζουμε ότι οι ισχυρότερες καταιγίδες μπορούν να οδηγήσουν σε πιο σοβαρές επιπτώσεις, όπως οι ακραίοι άνεμοι, οι θερμοκρασίες και οι βροχοπτώσεις.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι περισσότερες παρατηρήσεις του καιρού στη γη έγιναν από γη. Αυτό έδωσε στους επιστήμονες μια σαφή εικόνα της καταιγίδας στο βόρειο ημισφαίριο. Ωστόσο, στο νότιο ημισφαίριο, το οποίο καλύπτει περίπου το 20 τοις εκατό της γης, δεν πήραμε μια σαφή εικόνα των καταιγίδων έως ότου οι δορυφορικές παρατηρήσεις έγιναν διαθέσιμες στα τέλη της δεκαετίας του 1970.
Από δεκαετίες παρατήρησης από την αρχή της δορυφορικής εποχής, γνωρίζουμε ότι οι καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο είναι περίπου 24 % ισχυρότερες από εκείνες του βόρειου ημισφαιρίου.
Αυτό φαίνεται στον παρακάτω χάρτη, ο οποίος δείχνει την παρατηρούμενη μέση ετήσια ένταση καταιγίδας για το νότιο ημισφαίριο (κορυφή), το βόρειο ημισφαίριο (κέντρο) και τη διαφορά μεταξύ τους (κάτω) από το 1980 έως το 2018.
Ο χάρτης δείχνει την επίμονα υψηλή ένταση των καταιγίδων στον Νότιο Ωκεανό στο νότιο ημισφαίριο και τη συγκέντρωσή τους στους ωκεανούς του Ειρηνικού και του Ατλαντικού (σκιασμένο σε πορτοκαλί) στο βόρειο ημισφαίριο. Ο χάρτης διαφοράς δείχνει ότι οι καταιγίδες είναι ισχυρότερες στο νότιο ημισφαίριο απ 'ό, τι στο βόρειο ημισφαίριο (πορτοκαλί σκίαση) στα περισσότερα γεωγραφικά πλάτη.
Παρόλο που υπάρχουν πολλές διαφορετικές θεωρίες, κανείς δεν προσφέρει μια οριστική εξήγηση για τη διαφορά στις καταιγίδες μεταξύ των δύο ημισφαιρίων.
Η διαπίστωση των λόγων φαίνεται να είναι ένα δύσκολο έργο. Πώς να καταλάβετε ένα τόσο περίπλοκο σύστημα που καλύπτει χιλιάδες χιλιόμετρα όπως η ατμόσφαιρα; Δεν μπορούμε να βάλουμε τη γη σε ένα βάζο και να το μελετήσουμε. Ωστόσο, αυτό είναι ακριβώς αυτό που κάνουν οι επιστήμονες που μελετούν τη φυσική του κλίματος. Εφαρμόζουμε τους νόμους της φυσικής και τους χρησιμοποιούμε για να κατανοήσουμε την ατμόσφαιρα και το κλίμα της Γης.
Το πιο διάσημο παράδειγμα αυτής της προσέγγισης είναι το πρωτοποριακό έργο του Δρ Shuro Manabe, ο οποίος έλαβε το βραβείο Νόμπελ του 2021 στη φυσική "για την αξιόπιστη πρόβλεψη της υπερθέρμανσης του πλανήτη". Οι προβλέψεις του βασίζονται σε φυσικά μοντέλα του κλίματος της Γης, που κυμαίνονται από τα απλούστερα μονοδιάστατα μοντέλα θερμοκρασίας έως τα πλήρη τρισδιάστατα μοντέλα. Μελετά την ανταπόκριση του κλίματος σε αυξανόμενα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μέσω μοντέλων ποικίλης φυσικής πολυπλοκότητας και οθόνες που αναδύονται σήματα από υποκείμενα φυσικά φαινόμενα.
Για να κατανοήσουμε περισσότερες καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο, συλλέξαμε αρκετές απόδειξη, συμπεριλαμβανομένων δεδομένων από κλιματικά μοντέλα που βασίζονται στη φυσική. Στο πρώτο βήμα, μελετάμε παρατηρήσεις όσον αφορά τον τρόπο με τον οποίο η ενέργεια διανέμεται σε όλη τη γη.
Δεδομένου ότι η γη είναι μια σφαίρα, η επιφάνεια της λαμβάνει ηλιακή ακτινοβολία άνισα από τον Ήλιο. Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας λαμβάνεται και απορροφάται στον ισημερινό, όπου οι ακτίνες του ήλιου χτύπησαν την επιφάνεια πιο άμεσα. Αντίθετα, οι πόλοι που το φως χτυπά σε απότομες γωνίες λαμβάνουν λιγότερη ενέργεια.
Δεκαετίες έρευνας έχουν δείξει ότι η δύναμη μιας καταιγίδας προέρχεται από αυτή τη διαφορά στην ενέργεια. Ουσιαστικά, μετατρέπουν τη "στατική" ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτή τη διαφορά σε "κινητική" ενέργεια κίνησης. Αυτή η μετάβαση συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας γνωστή ως "βαροκλινική αστάθεια".
Αυτή η άποψη υποδηλώνει ότι το περιστατικό του ηλιακού φωτός δεν μπορεί να εξηγήσει τον μεγαλύτερο αριθμό καταιγίδων στο νότιο ημισφαίριο, αφού και τα δύο ημισφαίρια λαμβάνουν την ίδια ποσότητα ηλιακού φωτός. Αντ 'αυτού, η παρατηρητική μας ανάλυση υποδηλώνει ότι η διαφορά στην ένταση καταιγίδας μεταξύ Νότου και Βορρά μπορεί να οφείλεται σε δύο διαφορετικούς παράγοντες.
Πρώτον, η μεταφορά της ενέργειας των ωκεανών, που συχνά αναφέρεται ως "ζώνη μεταφοράς". Το νερό βυθίζεται κοντά στο βόρειο πόλο, ρέει κατά μήκος του ωκεανού, ανεβαίνει γύρω από την Ανταρκτική και ρέει πίσω βόρεια κατά μήκος του ισημερινού, μεταφέροντας ενέργεια μαζί του. Το τελικό αποτέλεσμα είναι η μεταφορά ενέργειας από την Ανταρκτική στον Βόρειο Πόλο. Αυτό δημιουργεί μεγαλύτερη ενεργειακή αντίθεση μεταξύ του ισημερινού και των πόλων στο νότιο ημισφαίριο από ό, τι στο βόρειο ημισφαίριο, με αποτέλεσμα πιο σοβαρές καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο.
Ο δεύτερος παράγοντας είναι τα μεγάλα βουνά στο βόρειο ημισφαίριο, το οποίο, όπως πρότεινε η προηγούμενη δουλειά του Manabe, αποδυναμώνουν τις καταιγίδες. Τα ρεύματα αέρα σε μεγάλες οροσειρές δημιουργούν σταθερά υψηλά και χαμηλά επίπεδα που μειώνουν την ποσότητα ενέργειας που διατίθεται για καταιγίδες.
Ωστόσο, η ανάλυση των παρατηρούμενων δεδομένων από μόνη της δεν μπορεί να επιβεβαιώσει αυτές τις αιτίες, επειδή πάρα πολλοί παράγοντες λειτουργούν και αλληλεπιδρούν ταυτόχρονα. Επίσης, δεν μπορούμε να αποκλείσουμε ατομικές αιτίες για να δοκιμάσουν τη σημασία τους.
Για να γίνει αυτό, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τα κλιματικά μοντέλα για να μελετήσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι καταιγίδες αλλάζουν όταν αφαιρεθούν διαφορετικοί παράγοντες.
Όταν εξομαλύνουμε τα βουνά της γης στην προσομοίωση, η διαφορά στην ένταση καταιγίδας μεταξύ των ημισφαιρίων μειώθηκε κατά το ήμισυ. Όταν αφαιρέσαμε τον μεταφορικό ιμάντα του ωκεανού, το άλλο μισό της διαφοράς καταιγίδας είχε φύγει. Έτσι, για πρώτη φορά, αποκαλύπτουμε μια συγκεκριμένη εξήγηση για τις καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο.
Δεδομένου ότι οι καταιγίδες συνδέονται με σοβαρές κοινωνικές επιπτώσεις, όπως οι ακραίοι άνεμοι, οι θερμοκρασίες και οι βροχοπτώσεις, το σημαντικό ερώτημα που πρέπει να απαντήσουμε είναι αν οι μελλοντικές καταιγίδες θα είναι ισχυρότερες ή ασθενέστερες.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εγγράφων από το Carbon Brief μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό δελτίο μας εδώ.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εγγράφων από το Carbon Brief μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό δελτίο μας εδώ.
Ένα βασικό εργαλείο για την προετοιμασία των κοινωνιών για την αντιμετώπιση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής είναι η παροχή προβλέψεων που βασίζονται σε κλιματικά μοντέλα. Μια νέα μελέτη υποδηλώνει ότι οι μέσες καταιγίδες του νότιου ημισφαιρίου θα γίνουν πιο έντονες προς τα τέλη του αιώνα.
Αντίθετα, οι αλλαγές στη μέση ετήσια ένταση των καταιγίδων στο βόρειο ημισφαίριο προβλέπεται να είναι μέτριες. Αυτό οφείλεται εν μέρει σε ανταγωνιστικές εποχιακές επιδράσεις μεταξύ της θέρμανσης στις τροπικές περιοχές, γεγονός που καθιστά τις καταιγίδες ισχυρότερες και ταχεία θέρμανση στην Αρκτική, γεγονός που τους καθιστά πιο αδύναμες.
Ωστόσο, το κλίμα εδώ και τώρα αλλάζει. Όταν εξετάζουμε τις αλλαγές τις τελευταίες δεκαετίες, διαπιστώνουμε ότι οι μέσες καταιγίδες έχουν γίνει πιο έντονες κατά τη διάρκεια του έτους στο νότιο ημισφαίριο, ενώ οι αλλαγές στο βόρειο ημισφαίριο ήταν αμελητέες, σύμφωνα με τις προβλέψεις του κλιματικού μοντέλου κατά την ίδια περίοδο.
Αν και τα μοντέλα υποτιμούν το σήμα, δείχνουν αλλαγές που εμφανίζονται για τους ίδιους φυσικούς λόγους. Δηλαδή, οι αλλαγές στις καταιγίδες των ωκεανών αυξάνουν τις καταιγίδες επειδή το θερμότερο νερό μετακινείται προς τον ισημερινό και το ψυχρότερο νερό μεταφέρεται στην επιφάνεια γύρω από την Ανταρκτική για να το αντικαταστήσει, με αποτέλεσμα την ισχυρότερη αντίθεση μεταξύ του ισημερινού και των πόλων.
Στο βόρειο ημισφαίριο, οι μεταβολές των ωκεανών αντισταθμίζονται από την απώλεια του θαλάσσιου πάγου και του χιονιού, προκαλώντας την Αρκτική να απορροφήσει περισσότερο φως του ήλιου και να εξασθενήσει την αντίθεση μεταξύ του ισημερινού και των πόλων.
Τα πονταρίσματα της σωστής απάντησης είναι υψηλά. Θα είναι σημαντικό για τη μελλοντική εργασία να καθορίσει γιατί τα μοντέλα υποτιμούν το παρατηρούμενο σήμα, αλλά θα είναι εξίσου σημαντικό να λάβουμε τη σωστή απάντηση για τους σωστούς φυσικούς λόγους.
Xiao, Τ. Et αϊ. (2022) Οι καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο εξαιτίας της γης και της κυκλοφορίας των ωκεανών, των διαδικασιών της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εγγράφων από το Carbon Brief μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό δελτίο μας εδώ.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εγγράφων από το Carbon Brief μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό δελτίο μας εδώ.
Δημοσιεύθηκε με άδεια CC. Μπορείτε να αναπαράγετε το μη προσαρμοσμένο υλικό στο σύνολό του για μη εμπορική χρήση με σύνδεση με το σύντομο άνθρακα και έναν σύνδεσμο προς το άρθρο. Επικοινωνήστε μαζί μας για εμπορική χρήση.