Profesorė Tiffany Shaw, Čikagos universiteto Geomokslų katedros profesorė
Pietinis pusrutulis yra labai nerami vieta.Įvairių platumų vėjai buvo apibūdinti kaip „riaumojantis keturiasdešimt laipsnių“, „įniršus penkiasdešimt laipsnių“ ir „rėkiantis šešiasdešimt laipsnių“.Bangos siekia milžiniškas 78 pėdas (24 metrus).
Kaip visi žinome, niekas šiauriniame pusrutulyje negali prilygti smarkioms audroms, vėjui ir bangoms pietiniame pusrutulyje.Kodėl?
Naujame tyrime, paskelbtame Proceedings of the National Academy of Sciences, mano kolegos ir aš atskleidžiame, kodėl audros pietiniame pusrutulyje yra dažnesnės nei šiauriniame.
Sujungus keletą įrodymų iš stebėjimų, teorijos ir klimato modelių, mūsų rezultatai rodo pagrindinį pasaulinių vandenynų „konvejerių“ ir didelių kalnų šiauriniame pusrutulyje vaidmenį.
Taip pat parodome, kad laikui bėgant audros pietiniame pusrutulyje tapo intensyvesnės, o šiauriniame pusrutulyje – ne.Tai atitinka visuotinio atšilimo klimato modelio modeliavimą.
Šie pokyčiai svarbūs, nes žinome, kad stipresnės audros gali sukelti sunkesnių padarinių, tokių kaip ekstremalūs vėjai, temperatūra ir krituliai.
Ilgą laiką dauguma orų Žemėje buvo stebimi iš sausumos.Tai suteikė mokslininkams aiškų vaizdą apie audrą šiauriniame pusrutulyje.Tačiau pietiniame pusrutulyje, apimančiame apie 20 procentų sausumos, mes negavome aiškaus vaizdo apie audras, kol septintojo dešimtmečio pabaigoje nebuvo galima stebėti palydovų.
Iš dešimtmečius trukusių stebėjimų nuo palydovų eros pradžios žinome, kad audros pietiniame pusrutulyje yra maždaug 24 procentais stipresnės nei šiauriniame pusrutulyje.
Tai parodyta žemiau esančiame žemėlapyje, kuriame parodytas stebimas vidutinis metinis audrų intensyvumas pietiniame pusrutulyje (viršuje), šiauriniame pusrutulyje (centre) ir skirtumas tarp jų (apačioje) nuo 1980 iki 2018 m. (Atkreipkite dėmesį, kad Pietų ašigalis yra pirmojo ir paskutinio žemėlapių palyginimo viršuje.)
Žemėlapyje pavaizduotas nuolat didelis audrų intensyvumas pietiniame vandenyne pietiniame pusrutulyje ir jų koncentracija Ramiajame ir Atlanto vandenynuose (atspalvinta oranžine spalva) šiauriniame pusrutulyje.Skirtumų žemėlapis rodo, kad audros pietiniame pusrutulyje yra stipresnės nei šiauriniame pusrutulyje (oranžinis atspalvis) daugelyje platumų.
Nors yra daug skirtingų teorijų, niekas nepateikia galutinio paaiškinimo dėl audrų skirtumo tarp dviejų pusrutulių.
Išsiaiškinti priežastis atrodo nelengva.Kaip suprasti tokią sudėtingą sistemą, apimančią tūkstančius kilometrų, kaip atmosfera?Negalime įdėti Žemės į stiklainį ir jos tyrinėti.Tačiau būtent tai daro mokslininkai, tyrinėjantys klimato fiziką.Mes taikome fizikos dėsnius ir juos naudojame, kad suprastume Žemės atmosferą ir klimatą.
Garsiausias šio požiūrio pavyzdys yra novatoriškas daktaro Shuro Manabe darbas, kuris 2021 m. gavo Nobelio fizikos premiją „už patikimą visuotinio atšilimo prognozę“.Jo prognozės pagrįstos fiziniais Žemės klimato modeliais – nuo ​​paprasčiausių vienmačių temperatūros modelių iki visaverčių trimačių modelių.Ji tiria klimato reakciją į didėjantį anglies dioksido kiekį atmosferoje, naudodama įvairaus fizinio sudėtingumo modelius ir stebi atsirandančius signalus iš pagrindinių fizinių reiškinių.
Norėdami suprasti daugiau audrų pietiniame pusrutulyje, surinkome keletą įrodymų, įskaitant duomenis iš fizikos pagrįstų klimato modelių.Pirmajame etape mes tiriame stebėjimus, susijusius su energijos pasiskirstymu Žemėje.
Kadangi Žemė yra rutulys, jos paviršius saulės spinduliuotę iš Saulės gauna netolygiai.Didžioji dalis energijos gaunama ir sugeriama ties pusiauju, kur saulės spinduliai tiesiogiai patenka į paviršių.Priešingai, stulpai, į kuriuos šviesa patenka stačiais kampais, gauna mažiau energijos.
Dešimtmečius trukę tyrimai parodė, kad audros stiprumą lemia šis energijos skirtumas.Iš esmės jie paverčia šiame skirtume sukauptą „statinę“ energiją „kinetine“ judesio energija.Šis perėjimas vyksta per procesą, žinomą kaip „baroklininis nestabilumas“.
Šis požiūris rodo, kad krintanti saulės šviesa negali paaiškinti didesnio audrų skaičiaus pietiniame pusrutulyje, nes abu pusrutuliai gauna tiek pat saulės šviesos.Vietoj to, mūsų stebėjimų analizė rodo, kad pietų ir šiaurės audros intensyvumo skirtumas gali būti dėl dviejų skirtingų veiksnių.
Pirma, vandenyno energijos transportavimas, dažnai vadinamas „konvejeriu“.Vanduo skęsta netoli Šiaurės ašigalio, teka vandenyno dugnu, pakyla aplink Antarktidą ir išilgai pusiaujo teka atgal į šiaurę, nešdamas energiją.Galutinis rezultatas – energijos perkėlimas iš Antarktidos į Šiaurės ašigalį.Tai sukuria didesnį energijos kontrastą tarp pusiaujo ir ašigalių pietiniame pusrutulyje nei šiauriniame pusrutulyje, todėl pietiniame pusrutulyje kyla smarkesnės audros.
Antrasis veiksnys yra dideli kalnai šiauriniame pusrutulyje, kurie, kaip teigiama ankstesniame Manabės darbe, slopina audras.Oro srovės dideliuose kalnų grandinėse sukuria fiksuotas aukštumas ir žemumas, dėl kurių sumažėja audroms reikalingos energijos kiekis.
Tačiau vien stebimų duomenų analizė negali patvirtinti šių priežasčių, nes vienu metu veikia ir sąveikauja per daug veiksnių.Be to, negalime atmesti atskirų priežasčių, kad patikrintume jų svarbą.
Norėdami tai padaryti, turime naudoti klimato modelius, kad ištirtume, kaip pasikeičia audros, kai pašalinami įvairūs veiksniai.
Kai simuliacijoje išlyginome žemės kalnus, audros intensyvumo skirtumas tarp pusrutulių sumažėjo perpus.Kai nuėmėme vandenyno konvejerio juostą, kitos pusės audros skirtumo nebeliko.Taigi pirmą kartą atskleidžiame konkretų audrų pietiniame pusrutulyje paaiškinimą.
Kadangi audros yra susijusios su rimtu socialiniu poveikiu, pvz., ekstremaliais vėjais, temperatūra ir krituliais, svarbus klausimas, kurį turime atsakyti, yra tai, ar būsimos audros bus stipresnės, ar silpnesnės.
Gaukite visų pagrindinių straipsnių ir pranešimų iš Carbon Brief kuruojamas santraukas el. paštu.Sužinokite daugiau apie mūsų naujienlaiškį čia.
Gaukite visų pagrindinių straipsnių ir pranešimų iš Carbon Brief kuruojamas santraukas el. paštu.Sužinokite daugiau apie mūsų naujienlaiškį čia.
Pagrindinė priemonė ruošiant visuomenes susidoroti su klimato kaitos padariniais yra klimato modeliais pagrįstų prognozių teikimas.Naujas tyrimas rodo, kad vidutinės pietų pusrutulio audros šimtmečio pabaigoje taps intensyvesnės.
Priešingai, prognozuojami vidutinio metinio audrų intensyvumo pokyčiai šiauriniame pusrutulyje bus nedideli.Taip yra iš dalies dėl konkuruojančių sezoninių efektų tarp atšilimo tropikuose, dėl kurių audros tampa stipresnės, ir greito atšilimo Arktyje, dėl kurio jos silpnėja.
Tačiau klimatas čia ir dabar keičiasi.Žvelgdami į pokyčius per pastaruosius kelis dešimtmečius, pastebime, kad vidutinės audros per metus tapo intensyvesnės pietiniame pusrutulyje, o pokyčiai šiauriniame pusrutulyje buvo nereikšmingi, o tai atitinka klimato modelio prognozes per tą patį laikotarpį. .
Nors modeliai neįvertina signalo, jie rodo pokyčius, atsirandančius dėl tų pačių fizinių priežasčių.Tai reiškia, kad pokyčiai vandenyne padidina audras, nes šiltesnis vanduo juda link pusiaujo, o šaltesnis vanduo iškeliamas į paviršių aplink Antarktidą, kad jį pakeistų, todėl kontrastas tarp pusiaujo ir ašigalių yra stipresnis.
Šiaurės pusrutulyje vandenyno pokyčius kompensuoja jūros ledo ir sniego nykimas, todėl Arktis sugeria daugiau saulės šviesos ir susilpnėja kontrastas tarp pusiaujo ir ašigalių.
Norint gauti teisingą atsakymą, rizika yra didelė.Būsimame darbe bus svarbu nustatyti, kodėl modeliai nepakankamai įvertina stebimą signalą, tačiau ne mažiau svarbu bus gauti teisingą atsakymą dėl tinkamų fizinių priežasčių.
Xiao, T. ir kt.(2022 m.) Audros pietiniame pusrutulyje dėl reljefo formų ir vandenyno cirkuliacijos, Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos darbai, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Gaukite visų pagrindinių straipsnių ir pranešimų iš Carbon Brief kuruojamas santraukas el. paštu.Sužinokite daugiau apie mūsų naujienlaiškį čia.
Gaukite visų pagrindinių straipsnių ir pranešimų iš Carbon Brief kuruojamas santraukas el. paštu.Sužinokite daugiau apie mūsų naujienlaiškį čia.
Paskelbta pagal CC licenciją.Galite atgaminti visą nepritaikytą medžiagą nekomerciniam naudojimui su nuoroda į anglies santrauką ir nuorodą į straipsnį.Prašome susisiekti su mumis dėl komercinio naudojimo.