Profesorka Tiffany Shaw, profesorka, Katedra Geosciences, University of Chicago
Južná pologuľa je veľmi turbulentné miesto. Vietor v rôznych zemepisných šírkach bol opísaný ako „revúci štyridsať stupňov“, „Furious päťdesiat stupňov“ a „kričanie šesťdesiat stupňov“. Vlny dosahujú neuveriteľných 78 stôp (24 metrov).
Ako všetci vieme, nič na severnej pologuli nemôže zodpovedať silným búrkam, vetrom a vlnám na južnej pologuli. Prečo?
V novej štúdii uverejnenej v zborníku Národnej akadémie vied, moji kolegovia a ja odhaľujeme, prečo sú búrky častejšie na južnej pologuli ako na severnej časti.
Kombinácia niekoľkých línií dôkazov z pozorovaní, teórie a klimatických modelov poukazuje na základnú úlohu globálnych oceánskych „dopravných pásov“ a veľkých hôr na severnej pologuli.
Ukazujeme tiež, že v priebehu času sa búrky na južnej pologuli stali intenzívnejšími, zatiaľ čo tí, ktorí boli na severnej pologuli. Je to v súlade s modelovaním globálneho otepľovania klimatických modelov.
Tieto zmeny sú dôležité, pretože vieme, že silnejšie búrky môžu viesť k závažnejším vplyvom, ako sú extrémne vetry, teploty a zrážky.
Po dlhú dobu sa väčšina pozorovaní počasia na Zemi uskutočnila z pôdy. To dalo vedcom jasný obraz o búrke na severnej pologuli. Avšak na južnej pologuli, ktorá pokrýva asi 20 percent pôdy, sme nedostali jasný obraz o búrkach, kým satelitné pozorovania nestalo k dispozícii koncom 70. rokov 20. storočia.
Od desaťročí pozorovania od začiatku satelitnej éry vieme, že búrky na južnej pologuli sú asi o 24 percent silnejšie ako búrky na severnej pologuli.
Toto je znázornené na mape nižšie, ktorá ukazuje pozorovanú priemernú ročnú intenzitu búrok pre južnú pologuľu (hore), severnú pologuľu (stred) a rozdiel medzi nimi (spodná časť) v rokoch 1980 až 2018. (Všimnite si, že južný pól je na vrchole porovnania medzi prvými a poslednými mapami.)
Mapa ukazuje neustále vysokú intenzitu búrok v južnom oceáne na južnej pologuli a ich koncentráciu v Tichomorí a Atlantických oceánoch (zatienených v oranžovej farbe) na severnej pologuli. Rozdielna mapa ukazuje, že búrky sú silnejšie na južnej pologuli ako na severnej pologuli (oranžové zatienenie) vo väčšine zemepisných šírok.
Aj keď existuje veľa rôznych teórií, nikto neponúka definitívne vysvetlenie rozdielu v búrkach medzi dvoma hemisférami.
Zistenie dôvodov sa javí ako náročná úloha. Ako pochopiť taký zložitý systém preklenujúci tisíce kilometrov ako atmosféra? Nemôžeme dať Zem do nádoby a študovať ju. To je však presne to, čo vedci, ktorí študujú fyziku podnebia, robia. Uplatňujeme zákony fyziky a používame ich na pochopenie atmosféry a klímy Zeme.
Najslávnejším príkladom tohto prístupu je priekopnícke dielo Dr. Shura Manabeho, ktorý získal Nobelovu cenu z roku 2021 vo fyzike „za svoju spoľahlivú predpoveď globálneho otepľovania“. Jeho predpovede sú založené na fyzických modeloch zemskej klímy, od najjednoduchších jednorozmerných teplotných modelov po plnohodnotné trojrozmerné modely. Študuje reakciu podnebia na rastúce hladiny oxidu uhličitého v atmosfére prostredníctvom modelov rôznej fyzickej zložitosti a monitorov vznikajúcich signálov z základných fyzikálnych javov.
Aby sme pochopili viac búrok na južnej pologuli, zhromaždili sme niekoľko dôkazov, vrátane údajov z fyzických klimatických modelov. V prvom kroku študujeme pozorovania z hľadiska toho, ako sa energia distribuuje po celej Zemi.
Pretože Zem je guľa, jej povrch prijíma slnečné žiarenie nerovnomerne zo slnka. Väčšina energie sa prijíma a absorbuje na rovníku, kde slnečné lúče zasiahli povrch priamejšie. Naopak, stĺpy, ktoré svetlo zasiahne v strmých uhloch, dostávajú menej energie.
Desaťročia výskumu ukázali, že sila búrky vychádza z tohto rozdielu v energii. V podstate prevádzajú „statickú“ energiu uloženú v tomto rozdiele na „kinetickú“ energiu pohybu. Tento prechod sa vyskytuje prostredníctvom procesu známeho ako „baroklinická nestabilita“.
Tento pohľad naznačuje, že dopadajúce slnečné svetlo nemôže vysvetliť väčší počet búrok na južnej pologuli, pretože obe hemisféry dostávajú rovnaké množstvo slnečného svetla. Namiesto toho naša observačná analýza naznačuje, že rozdiel v intenzite búrok medzi juhom a severom by mohol byť spôsobený dvoma rôznymi faktormi.
Po prvé, preprava oceánskej energie, často označovaná ako „dopravný pás“. Voda klesá v blízkosti severného pólu, tečie pozdĺž oceánskeho dna, stúpa okolo Antarktídy a tečie späť na sever pozdĺž rovníka a so sebou nesie energiu. Konečným výsledkom je prenos energie z Antarktídy na severný pól. To vytvára väčší energetický kontrast medzi rovníkom a pólmi na južnej pologuli ako na severnej pologuli, čo vedie k silnejším búrkam na južnej pologuli.
Druhým faktorom sú veľké hory na severnej pologuli, ktoré, ako naznačuje Manabeho skoršia práca, tlmia búrky. Vzduchové prúdy na veľkých horských rozsahoch vytvárajú pevné maximá a minimá, ktoré znižujú množstvo energie dostupnej pre búrky.
Samotná analýza pozorovaných údajov však nemôže potvrdiť tieto príčiny, pretože príliš veľa faktorov funguje a interaguje súčasne. Nemôžeme tiež vylúčiť individuálne príčiny, ktoré otestujú ich význam.
Aby sme to dosiahli, musíme použiť klimatické modely na štúdium toho, ako sa búrky menia, keď sa odstránia rôzne faktory.
Keď sme v simulácii vyhladili zemské hory, rozdiel v intenzite búrok medzi hemisférami sa na polovičný pokles. Keď sme odstránili dopravný pás oceánu, druhá polovica rozdielu búrky bola preč. Prvýkrát teda odhaľujeme konkrétne vysvetlenie búrok na južnej pologuli.
Pretože búrky sú spojené so závažnými sociálnymi vplyvom, ako sú extrémne vetry, teploty a zrážky, dôležitou otázkou, na ktorú musíme odpovedať, je, či budú budúce búrky silnejšie alebo slabšie.
Dostávať kurátorské zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov od spoločnosti Carbon Brief e -mailom. Viac informácií o našom bulletine nájdete tu.
Dostávať kurátorské zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov od spoločnosti Carbon Brief e -mailom. Viac informácií o našom bulletine nájdete tu.
Kľúčovým nástrojom pri príprave spoločností na zvládnutie účinkov zmeny klímy je poskytovanie predpovedí založených na klimatických modeloch. Nová štúdia naznačuje, že priemerné búrky z južnej pologule sa budú koncom storočia intenzívnejšie.
Naopak, predpokladá sa, že zmeny v priemernej ročnej intenzite búrok na severnej pologuli sú mierne. Je to čiastočne kvôli konkurenčným sezónnym účinkom medzi otepľovaním v trópoch, čo zvyšuje búrky a rýchlejšie otepľovanie v Arktíde, čo ich robí slabšími.
Podnebie tu a teraz sa však mení. Keď sa za posledných niekoľko desaťročí pozrieme na zmeny, zistíme, že priemerné búrky sa v priebehu roka na južnej pologuli stali intenzívnejšími, zatiaľ čo zmeny v severnej pologuli boli zanedbateľné, čo je v súlade s predikciami klimatického modelu v rovnakom období.
Aj keď modely podceňujú signál, naznačujú zmeny, ktoré sa vyskytujú z rovnakých fyzických dôvodov. To znamená, že zmeny v oceáne zvyšujú búrky, pretože teplejšia voda sa pohybuje smerom k rovníkovi a chladnejšia voda sa privádza na povrch okolo Antarktídy, aby ju nahradili, čo vedie k silnejšiemu kontrastu medzi rovníkom a pólmi.
Na severnej pologuli sú zmeny oceánu kompenzované stratou morského ľadu a snehu, čo spôsobuje, že Arktída absorbuje viac slnečného žiarenia a oslabuje kontrast medzi rovníkom a pólmi.
Stávky získania správnej odpovede sú vysoké. Pre budúcu prácu bude dôležité určiť, prečo modely podceňujú pozorovaný signál, ale bude rovnako dôležité získať správnu odpoveď zo správnych fyzických dôvodov.
Xiao, T. a kol. (2022) Búrky na južnej pologuli v dôsledku obvodov a obehu oceánu, zborník Národnej akadémie vied v Spojených štátoch amerických, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Dostávať kurátorské zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov od spoločnosti Carbon Brief e -mailom. Viac informácií o našom bulletine nájdete tu.
Dostávať kurátorské zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov od spoločnosti Carbon Brief e -mailom. Viac informácií o našom bulletine nájdete tu.
Publikované na základe licencie CC. Nesprávny materiál môžete reprodukovať v celom rozsahu pre nekomerčné použitie s odkazom na uhlíkový brief a odkaz na článok. Prosím, kontaktujte nás pre komerčné použitie.