Čikagos universiteto Geomokslų katedros profesorius Tiffany Shaw
Pietinis pusrutulis yra labai nerami vieta. Įvairių platumų vėjai buvo apibūdinti kaip „riaumojantys keturiasdešimt laipsnių“, „įsiutę penkiasdešimt laipsnių“ ir „rėkia šešiasdešimt laipsnių“. Bangos siekia 78 pėdų (24 metrų).
Kaip mes visi žinome, niekas šiauriniame pusrutulyje negali atitikti stiprių audrų, vėjo ir bangų pietiniame pusrutulyje. Kodėl?
Naujame tyrime, paskelbtame Nacionalinės mokslų akademijos procese, mano kolegos ir aš išsiaiškiname, kodėl audros yra labiau paplitusios pietiniame pusrutulyje nei šiauriniame.
Derinant keletą įrodymų iš stebėjimų, teorijos ir klimato modelių, mūsų rezultatai rodo pagrindinį pasaulinio vandenyno „konvejerio diržų“ ir didelių kalnų vaidmenį šiauriniame pusrutulyje.
Mes taip pat parodome, kad laikui bėgant audros pietiniame pusrutulyje tapo intensyvesnės, o šiauriniame pusrutulyje - ne. Tai atitinka visuotinio atšilimo klimato modelio modeliavimą.
Šie pokyčiai yra svarbūs todėl, kad mes žinome, kad stipresnės audros gali sukelti sunkesnį poveikį, pavyzdžiui, ekstremaliems vėjams, temperatūrai ir krituliams.
Ilgą laiką dauguma orų pastebėjimų buvo iš žemės. Tai mokslininkams suteikė aiškų audros vaizdą šiauriniame pusrutulyje. Tačiau pietiniame pusrutulyje, kuris užima apie 20 procentų žemės, mes negavome aiškaus audrų vaizdo, kol 1970 m. Pabaigoje nebuvo palydovinių stebėjimų.
Nuo dešimtmečių stebėjimo nuo palydovo eros pradžios mes žinome, kad pietų pusrutulio audros yra maždaug 24 procentų stipresnės nei šiauriniame pusrutulyje.
Tai parodyta žemiau esančiame žemėlapyje, kuriame parodytas pastebėtas vidutinis pietų pusrutulio (viršaus), šiaurinio pusrutulio (centro) audros intensyvumas ir skirtumas tarp jų (apačioje) nuo 1980 iki 2018 m. (Atkreipkite dėmesį, kad pietų ašigalis yra palyginimo tarp pirmojo ir paskutinio žemėlapių viršuje.).
Žemėlapyje parodytas atkakliai didelis audrų intensyvumas pietiniame vandenyne pietiniame pusrutulyje ir jų koncentraciją Ramiojo vandenyno ir Atlanto vandenynuose (šešėliniuose oranžiniame) šiauriniame pusrutulyje. Skirtumo žemėlapis rodo, kad pietų pusrutulyje audros yra stipresnės nei šiauriniame pusrutulyje (oranžinis šešėliavimas) daugelyje platumų.
Nors yra daugybė skirtingų teorijų, niekas nepateikia galutinio audrų skirtumo tarp dviejų pusrutulių.
Atrodo, kad priežasčių išsiaiškinimas yra sunki užduotis. Kaip suprasti tokią sudėtingą sistemą, apimančią tūkstančius kilometrų kaip atmosfera? Mes negalime įdėti žemės į stiklainį ir jo ištirti. Tačiau būtent tai daro mokslininkai, tiriantys klimato fiziką. Mes taikome fizikos dėsnius ir naudojame juos, kad suprastume Žemės atmosferą ir klimatą.
Garsiausias šio požiūrio pavyzdys yra novatoriškas dr. Shuro Manabe, kuris gavo 2021 m. Nobelio fizikos premiją „už patikimą pasaulinio atšilimo prognozę“, darbas. Jo prognozės grindžiamos fiziniais žemės klimato modeliais, pradedant nuo paprasčiausių vienmačių temperatūros modelių iki visaverčių trijų matmenų modelių. Jis tiria klimato reakciją į kylantį anglies dioksido lygį atmosferoje, naudojant skirtingo fizinio sudėtingumo modelius ir monitorių kylančius signalus iš pagrindinių fizinių reiškinių.
Norėdami suprasti daugiau audrų pietiniame pusrutulyje, mes surinkome keletą įrodymų, įskaitant duomenis iš fizikos klimato modelių. Pirmame etape mes tiriame pastebėjimus, susijusius su tuo, kaip energija pasiskirsto visoje Žemėje.
Kadangi žemė yra sfera, jos paviršius iš saulės iš saulės gauna saulės spinduliuotę. Didžioji energijos dalis gaunama ir absorbuojama prie pusiaujo, kur saulės spinduliai tiesiogiai atsitrenkė į paviršių. Priešingai, stulpai, kuriuos šviesa smogia stačiais kampais, gauna mažiau energijos.
Dešimtmečiai tyrimų parodė, kad audros stiprumas kyla iš šio energijos skirtumo. Iš esmės jie paverčia „statinę“ energiją, saugomą šiame skirtume, į „kinetinę“ judesio energiją. Šis perėjimas vyksta per procesą, vadinamą „baroklininiu nestabilumu“.
Šis požiūris rodo, kad įvykio saulės spinduliai negali paaiškinti didesnio audrų skaičiaus pietiniame pusrutulyje, nes abu pusrutuliai gauna tą patį saulės spindulių kiekį. Vietoj to, mūsų stebėjimo analizė rodo, kad audros intensyvumo skirtumą tarp pietų ir šiaurės gali atsirasti dėl dviejų skirtingų veiksnių.
Pirma, vandenyno energijos pernešimas, dažnai vadinamas „konvejerio juosta“. Vanduo sklinda šalia Šiaurės ašigalio, teka išilgai vandenyno dugno, kyla aplink Antarktidą ir teka atgal į šiaurę išilgai pusiaujo, nešdamas su savimi energiją. Galutinis rezultatas yra energijos perkėlimas iš Antarktidos į Šiaurės ašigalį. Tai sukuria didesnį energijos kontrastą tarp pusiaujo ir pietinio pusrutulio polių nei šiauriniame pusrutulyje, todėl pietiniame pusrutulyje atsiranda sunkesnių audrų.
Antrasis veiksnys yra dideli kalnai šiauriniame pusrutulyje, kurie, kaip rodo ankstesnis Manabe darbas, slopina audras. Oro srovės virš didelių kalnų grandinių sukuria fiksuotus aukštumas ir žemumos, kurios sumažina audrų turimos energijos kiekį.
Tačiau vien tik stebimų duomenų analizė negali patvirtinti šių priežasčių, nes per daug veiksnių veikia ir sąveikauja vienu metu. Be to, mes negalime atmesti individualių priežasčių, kad patikrintume jų reikšmingumą.
Norėdami tai padaryti, turime naudoti klimato modelius, kad ištirtume, kaip keičiasi audros, kai pašalinami skirtingi veiksniai.
Kai modeliuodami išlyginome Žemės kalnus, audros intensyvumo skirtumas tarp pusrutulių buvo perpus sumažintas. Kai pašalinome vandenyno konvejerio juostą, kitos audros skirtumo pusės nebeliko. Taigi pirmą kartą mes atskleidžiame konkretų audrų paaiškinimą pietiniame pusrutulyje.
Kadangi audros yra susijusios su dideliu socialiniu poveikiu, tokiu kaip ekstremalus vėjas, temperatūra ir krituliai, svarbus klausimas, į kurį turime atsakyti, yra tai, ar būsimos audros bus stipresnės ar silpnesnės.
Gaukite kuruojamas visų pagrindinių straipsnių ir dokumentų suvestinėmis iš „Carbon Short“ el. Paštu. Sužinokite daugiau apie mūsų informacinį biuletenį čia.
Gaukite kuruojamas visų pagrindinių straipsnių ir dokumentų suvestinėmis iš „Carbon Short“ el. Paštu. Sužinokite daugiau apie mūsų informacinį biuletenį čia.
Pagrindinė priemonė, rengianti visuomenes, siekiant susidoroti su klimato kaitos padariniais, yra prognozių, pagrįstų klimato modeliais, teikimas. Naujas tyrimas rodo, kad vidutinės pietų pusrutulio audros šimtmečio pabaigoje taps intensyvesnės.
Prognozuojama, kad priešingai, vidutinio metinio audrų intensyvumo pokyčiai šiauriniame pusrutulyje yra vidutinio sunkumo. Iš dalies taip yra dėl konkuruojančio sezoninio atšilimo poveikio tropikuose, todėl audros tampa stipresnės ir greito atšilimo Arktyje, todėl jie tampa silpnesni.
Tačiau klimatas čia ir dabar keičiasi. Pažvelgę ​​į pokyčius per pastaruosius kelis dešimtmečius, pastebime, kad vidutinės audros per metus pietiniame pusrutulyje tapo intensyvesnės, o šiaurinio pusrutulio pokyčiai buvo nereikšmingi, atitinkantys klimato modelio prognozes tuo pačiu laikotarpiu.
Nors modeliai nuvertina signalą, jie rodo pokyčius, vykstančius dėl tų pačių fizinių priežasčių. T. y., Vandenyno pokyčiai padidina audras, nes šiltesnis vanduo juda link pusiaujo, o šaltesnis vanduo yra į paviršių aplink Antarktidą, kad jį pakeistų, todėl stipresnis kontrastas tarp pusiaujo ir polių.
Šiauriniame pusrutulyje vandenynų pokyčius kompensuoja jūros ledo ir sniego praradimas, todėl Arktis absorbuoja daugiau saulės spindulių ir susilpnina kontrastą tarp pusiaujo ir polių.
Teisingo atsakymo gavimo akcijos yra aukštos. Būsimam darbui bus svarbu nustatyti, kodėl modeliai nepakankamai įvertina stebėtą signalą, tačiau bus ne mažiau svarbu gauti teisingą atsakymą dėl tinkamų fizinių priežasčių.
Xiao, T. et al. (2022 m.) Audros pietiniame pusrutulyje dėl žemės paviršiaus ir vandenynų apyvartos, Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, doi: 10.1073/pNas.2123512119
Gaukite kuruojamas visų pagrindinių straipsnių ir dokumentų suvestinėmis iš „Carbon Short“ el. Paštu. Sužinokite daugiau apie mūsų informacinį biuletenį čia.
Gaukite kuruojamas visų pagrindinių straipsnių ir dokumentų suvestinėmis iš „Carbon Short“ el. Paštu. Sužinokite daugiau apie mūsų informacinį biuletenį čia.
Išleista pagal CC licenciją. Galite atkurti visą neatsiejamą medžiagą, skirtą nekomerciniam naudojimui, naudodami nuorodą į „Carbon“ trumpą informaciją ir nuorodą į straipsnį. Susisiekite su mumis dėl komercinio naudojimo.