Καθηγήτρια Tiffany Shaw, Καθηγήτρια, Τμήμα Γεωεπιστημών, Πανεπιστήμιο του Σικάγο
Το νότιο ημισφαίριο είναι ένα πολύ ταραγμένο μέρος. Οι άνεμοι σε διάφορα γεωγραφικά πλάτη έχουν περιγραφεί ως «θορυβώδεις σαράντα μοίρες», «μανιώδεις πενήντα μοίρες» και «ουρλιάζοντας εξήντα μοίρες». Τα κύματα φτάνουν τα 24 μέτρα.
Όπως όλοι γνωρίζουμε, τίποτα στο βόρειο ημισφαίριο δεν μπορεί να συγκριθεί με τις σφοδρές καταιγίδες, τους ανέμους και τα κύματα στο νότιο ημισφαίριο. Γιατί;
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, οι συνάδελφοί μου και εγώ αποκαλύπτουμε γιατί οι καταιγίδες είναι πιο συχνές στο νότιο ημισφαίριο από ό,τι στο βόρειο.
Συνδυάζοντας διάφορες γραμμές στοιχείων από παρατηρήσεις, θεωρία και κλιματικά μοντέλα, τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν 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 εκείνες στο βόρειο ημισφαίριο όχι. Αυτό συνάδει με την μοντελοποίηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη από κλιματικά μοντέλα.
Αυτές οι αλλαγές είναι σημαντικές επειδή γνωρίζουμε ότι οι ισχυρότερες καταιγίδες μπορούν να οδηγήσουν σε πιο σοβαρές επιπτώσεις, όπως ακραίους ανέμους, ακραίες θερμοκρασίες και βροχοπτώσεις.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι περισσότερες παρατηρήσεις του καιρού στη Γη γίνονταν από την ξηρά. Αυτό έδωσε στους επιστήμονες μια σαφή εικόνα της καταιγίδας στο βόρειο ημισφαίριο. Ωστόσο, στο Νότιο Ημισφαίριο, το οποίο καλύπτει περίπου το 20% της ξηράς, δεν είχαμε σαφή εικόνα των καταιγίδων μέχρι που έγιναν διαθέσιμες δορυφορικές παρατηρήσεις 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 στο βόρειο ημισφαίριο.
Αυτό φαίνεται στον παρακάτω χάρτη, ο οποίος δείχνει την παρατηρούμενη μέση ετήσια ένταση καταιγίδων για το Νότιο Ημισφαίριο (πάνω), το Βόρειο Ημισφαίριο (κέντρο) και τη διαφορά μεταξύ τους (κάτω) από το 1980 έως το 2018. (Σημειώστε ότι ο Νότιος Πόλος βρίσκεται στην κορυφή της σύγκρισης μεταξύ του πρώτου και του τελευταίου χάρτη.)
Ο χάρτης δείχνει την επίμονα υψηλή ένταση των καταιγίδων στον Νότιο Ωκεανό στο Νότιο Ημισφαίριο και τη συγκέντρωσή τους στον Ειρηνικό και τον Ατλαντικό Ωκεανό (σκιασμένο με πορτοκαλί χρώμα) στο Βόρειο Ημισφαίριο. Ο χάρτης διαφορών δείχνει ότι οι καταιγίδες είναι ισχυρότερες στο Νότιο Ημισφαίριο από ό,τι στο Βόρειο Ημισφαίριο (πορτοκαλί σκίαση) στα περισσότερα γεωγραφικά πλάτη.
Αν και υπάρχουν πολλές διαφορετικές θεωρίες, καμία δεν προσφέρει μια οριστική εξήγηση για τη διαφορά στις καταιγίδες μεταξύ των δύο ημισφαιρίων.
Η εύρεση των αιτιών φαίνεται να είναι ένα δύσκολο έργο. Πώς να κατανοήσουμε ένα τόσο πολύπλοκο σύστημα που εκτείνεται σε χιλιάδες χιλιόμετρα όπως η ατμόσφαιρα; Δεν μπορούμε να βάλουμε τη Γη σε ένα βάζο και να τη μελετήσουμε. Ωστόσο, αυτό ακριβώς 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 Φυσικής του 2021 «για την αξιόπιστη πρόβλεψή του για την υπερθέρμανση του πλανήτη». Οι προβλέψεις του βασίζονται σε φυσικά μοντέλα του κλίματος της Γης, που κυμαίνονται από τα απλούστερα μονοδιάστατα μοντέλα θερμοκρασίας έως τα πλήρως ανεπτυγμένα τρισδιάστατα μοντέλα. Μελετά την απόκριση του κλίματος στα αυξανόμενα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μέσω μοντέλων ποικίλης φυσικής πολυπλοκότητας και παρακολουθεί τα αναδυόμενα σήματα από υποκείμενα φυσικά φαινόμενα.
Για να κατανοήσουμε καλύτερα τις καταιγίδες στο Νότιο Ημισφαίριο, έχουμε συλλέξει διάφορα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων δεδομένων από κλιματικά μοντέλα που βασίζονται στη φυσική. Στο πρώτο βήμα, μελετάμε παρατηρήσεις ως προς τον τρόπο κατανομής της ενέργειας σε όλη τη Γη.
Δεδομένου ότι η Γη είναι σφαίρα, η επιφάνειά της δέχεται την ηλιακή ακτινοβολία από τον Ήλιο ανομοιόμορφα. Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας λαμβάνεται και απορροφάται στον ισημερινό, όπου οι ακτίνες του ήλιου χτυπούν την επιφάνεια πιο άμεσα. Αντίθετα, οι πόλοι που το φως χτυπά σε απότομες γωνίες λαμβάνουν λιγότερη ενέργεια.
Δεκαετίες έρευνας έχουν δείξει ότι η ισχύς μιας καταιγίδας προέρχεται από αυτή τη διαφορά ενέργειας. Ουσιαστικά, μετατρέπουν τη «στατική» ενέργεια που είναι αποθηκευμένη σε αυτή τη διαφορά σε «κινητική» ενέργεια κίνησης. Αυτή η μετάβαση συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως «βαροκλινική αστάθεια».
Αυτή η άποψη υποδηλώνει ότι το προσπίπτον ηλιακό φως δεν μπορεί να εξηγήσει τον μεγαλύτερο αριθμό καταιγίδων στο Νότιο Ημισφαίριο, καθώς και τα δύο ημισφαίρια λαμβάνουν την ίδια ποσότητα ηλιακού φωτός. Αντίθετα, η παρατηρησιακή μας ανάλυση υποδηλώνει ότι η διαφορά στην ένταση των καταιγίδων μεταξύ νότου και βορρά θα μπορούσε να οφείλεται σε δύο διαφορετικούς παράγοντες.
Πρώτον, η μεταφορά της ωκεάνιας ενέργειας, που συχνά αναφέρεται ως «μεταφορικός ιμάντας». Το νερό βυθίζεται κοντά στον Βόρειο Πόλο, ρέει κατά μήκος του ωκεάνιου πυθμένα, 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 έντονες καταιγίδες στο Νότιο Ημισφαίριο.
Ο δεύτερος παράγοντας είναι τα μεγάλα βουνά στο βόρειο ημισφαίριο, τα οποία, όπως υπέδειξε η προηγούμενη εργασία του Manabe, μειώνουν τις καταιγίδες. Τα ρεύματα αέρα πάνω από μεγάλες οροσειρές δημιουργούν σταθερά υψηλά και χαμηλά που μειώνουν την ποσότητα ενέργειας που είναι διαθέσιμη για τις 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 μεμονωμένες αιτίες για να ελέγξουμε τη σημασία τους.
Για να το κάνουμε αυτό, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε κλιματικά μοντέλα για να μελετήσουμε πώς αλλάζουν οι καταιγίδες όταν αφαιρούνται διαφορετικοί παράγοντες.
Όταν εξομαλύναμε τα βουνά της Γης στην προσομοίωση, η διαφορά στην ένταση των καταιγίδων μεταξύ των ημισφαιρίων μειώθηκε στο μισό. Όταν αφαιρέσαμε τον ιμάντα μεταφοράς του ωκεανού, το άλλο μισό της διαφοράς των καταιγίδων είχε εξαφανιστεί. Έτσι, για πρώτη φορά, αποκαλύπτουμε μια συγκεκριμένη εξήγηση για τις καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο.
Δεδομένου ότι οι καταιγίδες συνδέονται με σοβαρές κοινωνικές επιπτώσεις, όπως ακραίοι άνεμοι, θερμοκρασίες και βροχοπτώσεις, το σημαντικό ερώτημα που πρέπει να απαντήσουμε είναι εάν οι μελλοντικές καταιγίδες θα είναι ισχυρότερες ή ασθενέστερες.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εργασιών από το Carbon Brief μέσω email. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό μας δελτίο εδώ.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εργασιών από το Carbon Brief μέσω email. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό μας δελτίο 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 στο νότιο ημισφαίριο θα γίνουν πιο έντονες προς το τέλος του αιώνα.
Αντιθέτως, οι μεταβολές 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, η οποία καθιστά τις καταιγίδες ισχυρότερες, και της ταχείας θέρμανσης στην Αρκτική, η οποία τις καθιστά ασθενέστερες.
Ωστόσο, το κλίμα εδώ και τώρα αλλάζει. Όταν εξετάζουμε τις αλλαγές των τελευταίων δεκαετιών, 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 των κλιματικών μοντέλων κατά την ίδια περίοδο.
Αν και τα μοντέλα υποτιμούν το σήμα, υποδεικνύουν αλλαγές που συμβαίνουν για τους ίδιους φυσικούς λόγους. Δηλαδή, οι αλλαγές στον ωκεανό αυξάνουν τις καταιγίδες επειδή θερμότερο νερό κινείται προς τον ισημερινό και ψυχρότερο νερό έρχεται στην επιφάνεια γύρω από την Ανταρκτική για να το αντικαταστήσει, με αποτέλεσμα μια ισχυρότερη αντίθεση μεταξύ του ισημερινού και των πόλων.
Στο Βόρειο Ημισφαίριο, οι αλλαγές στους ωκεανούς αντισταθμίζονται από την απώλεια θαλάσσιου πάγου και χιονιού, με αποτέλεσμα η Αρκτική να απορροφά περισσότερο ηλιακό φως και να αποδυναμώνει την αντίθεση μεταξύ του ισημερινού και των πόλων.
Το διακύβευμα για την εύρεση της σωστής απάντησης είναι υψηλό. Θα είναι σημαντικό για μελλοντική εργασία να προσδιοριστεί γιατί τα μοντέλα υποτιμούν το παρατηρούμενο σήμα, αλλά θα είναι εξίσου σημαντικό να λάβουμε τη σωστή απάντηση για τους σωστούς φυσικούς λόγους.
Xiao, T. et al. (2022) Καταιγίδες στο Νότιο Ημισφαίριο λόγω γεωμορφών και ωκεάνιας κυκλοφορίας, Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών Αμερικής, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εργασιών από το Carbon Brief μέσω email. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό μας δελτίο εδώ.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εργασιών από το Carbon Brief μέσω email. Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό μας δελτίο εδώ.
Δημοσιεύτηκε με άδεια CC. Μπορείτε να αναπαράγετε ολόκληρο το μη προσαρμοσμένο υλικό για μη εμπορική χρήση με σύνδεσμο προς το Carbon Brief και σύνδεσμο προς το άρθρο. Επικοινωνήστε μαζί μας για εμπορική χρήση.