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 «βρυχηθμοί σαράντα μοιρών», «εξαγριωμένοι πενήντα μοίρες» και «ουρλιάζοντας εξήντα μοίρες».Τα κύματα φτάνουν τα επιβλητικά 78 πόδια (24 μέτρα).
Όπως όλοι γνωρίζουμε, τίποτα στο βόρειο ημισφαίριο δεν μπορεί να συγκριθεί με τις σφοδρές καταιγίδες, τον άνεμο και τα κύματα στο νότιο ημισφαίριο.Γιατί;
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences, οι συνάδελφοί μου και εγώ αποκαλύπτουμε γιατί οι καταιγίδες είναι πιο συχνές στο νότιο ημισφαίριο παρά στο βόρειο ημισφαίριο.
Συνδυάζοντας πολλές σειρές αποδείξεων από παρατηρήσεις, θεωρία και κλιματικά μοντέλα, τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν τον θεμελιώδη ρόλο των παγκόσμιων ωκεανικών «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 αυτές στο βόρειο ημισφαίριο όχι.Αυτό είναι σύμφωνο με τη μοντελοποίηση κλιματικών μοντέλων για την υπερθέρμανση του πλανήτη.
Αυτές οι αλλαγές έχουν σημασία επειδή γνωρίζουμε ότι οι ισχυρότερες καταιγίδες μπορούν να οδηγήσουν σε πιο σοβαρές επιπτώσεις όπως ακραίοι άνεμοι, θερμοκρασίες και βροχοπτώσεις.
Για πολύ καιρό, οι περισσότερες παρατηρήσεις του καιρού στη Γη γίνονταν από ξηρά.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 είχαμε μια σαφή εικόνα των καταιγίδων μέχρι που έγιναν διαθέσιμες δορυφορικές παρατηρήσεις στα τέλη της δεκαετίας του 1970.
Από τις δεκαετίες παρατήρησης από την αρχή της εποχής των δορυφόρων, γνωρίζουμε ότι οι καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο είναι περίπου 24 τοις εκατό ισχυρότερες από αυτές στο βόρειο ημισφαίριο.
Αυτό φαίνεται στον παρακάτω χάρτη, ο οποίος δείχνει την παρατηρούμενη μέση ετήσια ένταση καταιγίδας 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 στο 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 διαφοράς 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, κανείς δεν προσφέρει μια οριστική εξήγηση για τη διαφορά στις καταιγίδες μεταξύ των δύο ημισφαιρίων.
Η εύρεση των λόγων φαίνεται να είναι δύσκολη υπόθεση.Πώς να κατανοήσετε ένα τόσο περίπλοκο 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 Νόμπελ Φυσικής 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 πλήρη 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 περισσότερες καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο, έχουμε συλλέξει αρκετές σειρές αποδείξεων, συμπεριλαμβανομένων δεδομένων από κλιματικά μοντέλα που βασίζονται στη φυσική.Στο πρώτο βήμα, μελετάμε τις παρατηρήσεις ως προς τον τρόπο κατανομής της ενέργειας σε όλη τη Γη.
Δεδομένου ότι η Γη είναι μια σφαίρα, η επιφάνειά της δέχεται ηλιακή ακτινοβολία άνισα από τον Ήλιο.Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας λαμβάνεται και απορροφάται στον ισημερινό, όπου οι ακτίνες του ήλιου χτυπούν πιο άμεσα την επιφάνεια.Αντίθετα, οι πόλοι που το φως προσπίπτει 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 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 παρατήρησή μας υποδηλώνει ότι η διαφορά στην ένταση της καταιγίδας 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 πυθμένα 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 μια 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 πρότεινε το προηγούμενο έργο του Manabe, σβήνουν τις καταιγίδες.Τα ρεύματα αέρα σε μεγάλες οροσειρές δημιουργούν σταθερές υψηλές και χαμηλές τιμές 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 γίνει 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 της καταιγίδας μεταξύ των ημισφαιρίων μειώθηκε στο μισό.Όταν αφαιρέσαμε τον ιμάντα μεταφοράς του ωκεανού, το άλλο μισό της διαφοράς της 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 ακραίοι άνεμοι, θερμοκρασίες και βροχοπτώσεις, το σημαντικό ερώτημα που πρέπει να απαντήσουμε είναι εάν οι μελλοντικές καταιγίδες θα είναι ισχυρότερες ή πιο αδύναμες.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εγγράφων από το Carbon Brief μέσω email.Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό μας δελτίο εδώ.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εγγράφων 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 δείχνει ότι οι μέσες καταιγίδες στο νότιο ημισφαίριο θα γίνουν πιο έντονες προς το τέλος του αιώνα.
Αντίθετα, μέτριες προβλέπονται αλλαγές στη μέση ετήσια ένταση των καταιγίδων στο Βόρειο Ημισφαίριο.Αυτό οφείλεται εν μέρει στις ανταγωνιστικές εποχιακές επιπτώσεις μεταξύ της θέρμανσης στις τροπικές περιοχές, που κάνει τις καταιγίδες ισχυρότερες, και της ταχείας θέρμανσης στην Αρκτική, που τις 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 των κλιματικών μοντέλων 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 το θερμότερο νερό κινείται προς τον ισημερινό και το 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 των ωκεανών 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 τη λήψη της σωστής απάντησης είναι μεγάλο.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, Τ. et αϊ.(2022) Καταιγίδες στο Νότιο Ημισφαίριο λόγω εδαφομορφών και ωκεάνιας κυκλοφορίας, Πρακτικά 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 email.Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό μας δελτίο εδώ.
Λάβετε επιμελημένες περιλήψεις όλων των βασικών άρθρων και εγγράφων από το Carbon Brief μέσω email.Μάθετε περισσότερα για το ενημερωτικό μας δελτίο εδώ.
Εκδόθηκε με άδεια CC.Μπορείτε να αναπαράγετε το μη προσαρμοσμένο υλικό στο σύνολό του για μη εμπορική χρήση με έναν σύνδεσμο προς το Carbon Brief και έναν σύνδεσμο προς το άρθρο.Επικοινωνήστε μαζί μας για εμπορική χρήση.