Profesorka Tiffany Shaw, profesorka, Katedra geologických vied, Chicagská univerzita
Južná pologuľa je veľmi turbulentné miesto. Vietor v rôznych zemepisných šírkach bol opísaný ako „burácajúci štyridsať stupňov“, „zúrivý päťdesiat stupňov“ a „kričiaci šesťdesiat stupňov“. Vlny dosahujú ohromujúcich 24 metrov.
Ako všetci vieme, nič na severnej pologuli sa nevyrovná silným búrkam, vetru a vlnám na južnej pologuli. Prečo?
V novej štúdii publikovanej v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences sme s kolegami odhalili, prečo sú búrky častejšie na južnej pologuli ako na severnej.
Kombináciou niekoľkých dôkazov z pozorovaní, teórie a klimatických modelov naše výsledky poukazujú na zásadnú úlohu globálnych oceánskych „dopravných pásov“ a veľkých pohorí na severnej pologuli.
Taktiež ukazujeme, že v priebehu času sa búrky na južnej pologuli stali intenzívnejšími, zatiaľ čo tie na severnej pologuli nie. To je v súlade s klimatickým modelovaním globálneho otepľovania.
Tieto zmeny sú dôležité, pretože vieme, že silnejšie búrky môžu viesť k závažnejším následkom, ako sú extrémne vetry, teploty a zrážky.
Dlho sa väčšina pozorovaní počasia na Zemi vykonávala z pevniny. To vedcom poskytlo jasný obraz o búrkach na severnej pologuli. Na južnej pologuli, ktorá pokrýva približne 20 percent pevniny, sme však jasný obraz o búrkach nezískali, kým sa koncom 70. rokov 20. storočia neobjavili satelitné pozorovania.
Z desaťročí pozorovaní od začiatku satelitnej éry vieme, že búrky na južnej pologuli sú asi o 24 percent silnejšie ako tie na severnej pologuli.
Toto je znázornené na mape nižšie, ktorá zobrazuje pozorovanú priemernú ročnú intenzitu búrok pre južnú pologuľu (hore), severnú pologuľu (v strede) a rozdiel medzi nimi (dole) od roku 1980 do roku 2018. (Upozorňujeme, že južný pól je na vrchu porovnania medzi prvou a poslednou mapou.)
Mapa zobrazuje pretrvávajúcu vysokú intenzitu búrok v Južnom oceáne na južnej pologuli a ich koncentráciu v Tichom a Atlantickom oceáne (oranžovo vytieňované) na severnej pologuli. Rozdielová mapa ukazuje, že búrky sú silnejšie na južnej pologuli ako na severnej pologuli (oranžovo vytieňované) vo väčšine zemepisných šírok.
Hoci existuje veľa rôznych teórií, nikto neponúka definitívne vysvetlenie rozdielu v búrkach medzi oboma hemisférami.
Zdá sa, že hľadanie dôvodov je náročná úloha. Ako pochopiť taký zložitý systém, ktorý sa rozprestiera tisíce kilometrov, ako je atmosféra? Nemôžeme vložiť Zem do nádoby a študovať ju. Presne to však robia vedci, ktorí študujú fyziku klímy. Aplikujeme zákony fyziky a používame ich na pochopenie zemskej atmosféry a klímy.
Najznámejším príkladom tohto prístupu je priekopnícka práca Dr. Shura Manabeho, ktorý získal Nobelovu cenu za fyziku za rok 2021 „za spoľahlivú predpoveď globálneho otepľovania“. Jeho predpovede sú založené na fyzikálnych modeloch zemskej klímy, od najjednoduchších jednorozmerných teplotných modelov až po plnohodnotné trojrozmerné modely. Študuje reakciu klímy na rastúce hladiny oxidu uhličitého v atmosfére prostredníctvom modelov rôznej fyzikálnej zložitosti a monitoruje vznikajúce signály zo základných fyzikálnych javov.
Aby sme lepšie pochopili búrky na južnej pologuli, zhromaždili sme niekoľko dôkazov vrátane údajov z klimatických modelov založených na fyzike. V prvom kroku študujeme pozorovania z hľadiska rozloženia energie na Zemi.
Keďže Zem je guľa, jej povrch prijíma slnečné žiarenie zo Slnka nerovnomerne. Väčšina energie sa prijíma a absorbuje na rovníku, kde slnečné lúče dopadajú na povrch priamo. Naproti tomu póly, na ktoré svetlo dopadá pod strmými uhlami, prijímajú menej energie.
Desaťročia výskumu ukázali, že sila búrky pochádza z tohto rozdielu v energii. V podstate premieňajú „statickú“ energiu uloženú v tomto rozdiele na „kinetickú“ energiu pohybu. Tento prechod nastáva procesom známym ako „baroklinická nestabilita“.
Tento názor naznačuje, že dopadajúce slnečné svetlo nemôže vysvetliť väčší počet búrok na južnej pologuli, keďže obe pologule dostávajú rovnaké množstvo slnečného žiarenia. Namiesto toho naša pozorovacia analýza naznačuje, že rozdiel v intenzite búrok medzi juhom a severom by mohol byť spôsobený dvoma rôznymi faktormi.
Po prvé, transport oceánskej energie, často označovaný ako „dopravný pás“. Voda klesá v blízkosti severného pólu, tečie pozdĺž oceánskeho dna, stúpa okolo Antarktídy a tečie späť na sever pozdĺž rovníka, pričom 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 pohoria na severnej pologuli, ktoré, ako naznačila Manabeho skoršia práca, tlmia búrky. Vzdušné prúdy nad rozsiahlymi pohoriami vytvárajú stále maximá a minimá, ktoré znižujú množstvo energie dostupnej pre búrky.
Samotná analýza pozorovaných údajov však nemôže tieto príčiny potvrdiť, pretože súčasne pôsobí a interaguje príliš veľa faktorov. Taktiež nemôžeme vylúčiť jednotlivé príčiny, aby sme otestovali ich významnosť.
Aby sme to dosiahli, musíme použiť klimatické modely na štúdium toho, ako sa búrky menia po odstránení rôznych faktorov.
Keď sme v simulácii vyhladili zemské pohoria, rozdiel v intenzite búrok medzi hemisférami sa znížil na polovicu. Keď sme odstránili oceánsky dopravníkový pás, druhá polovica rozdielu búrok zmizla. Takto sme po prvýkrát objavili konkrétne vysvetlenie búrok na južnej hemisfére.
Keďže búrky sú spojené s vážnymi sociálnymi dopadmi, ako sú extrémne vetry, teploty a zrážky, dôležitou otázkou, na ktorú musíme odpovedať, je, či budúce búrky budú silnejšie alebo slabšie.
Dostávajte e-mailom prehľadné zhrnutia všetkých kľúčových článkov a dokumentov z Carbon Brief. Viac informácií o našom newsletteri nájdete tu.
Dostávajte e-mailom prehľadné zhrnutia všetkých kľúčových článkov a dokumentov z Carbon Brief. Viac informácií o našom newsletteri nájdete tu.
Kľúčovým nástrojom pri príprave spoločností na zvládnutie dôsledkov zmeny klímy je poskytovanie predpovedí založených na klimatických modeloch. Nová štúdia naznačuje, že priemerné búrky na južnej pologuli sa ku koncu storočia stanú intenzívnejšími.
Naopak, zmeny v priemernej ročnej intenzite búrok na severnej pologuli sa predpokladajú ako mierne. Čiastočne je to spôsobené konkurenčnými sezónnymi vplyvmi medzi otepľovaním v trópoch, ktoré zosilňuje búrky, a rýchlym otepľovaním v Arktíde, ktoré ich oslabuje.
Klíma tu a teraz sa však mení. Keď sa pozrieme na zmeny za posledných niekoľko desaťročí, zistíme, že priemerné búrky sa v priebehu roka na južnej pologuli stali intenzívnejšími, zatiaľ čo zmeny na severnej pologuli boli zanedbateľné, čo je v súlade s predpoveďami klimatických modelov za rovnaké obdobie.
Hoci modely podceňujú signál, naznačujú zmeny, ku ktorým dochádza z rovnakých fyzikálnych dôvodov. To znamená, že zmeny v oceáne zvyšujú búrky, pretože teplejšia voda sa pohybuje smerom k rovníku a na povrch okolo Antarktídy sa dostáva chladnejšia voda, ktorá ju nahrádza, čo vedie k silnejšiemu kontrastu medzi rovníkom a pólmi.
Na severnej pologuli sú zmeny oceánov kompenzované úbytkom morského ľadu a snehu, čo spôsobuje, že Arktída absorbuje viac slnečného žiarenia a oslabuje kontrast medzi rovníkom a pólmi.
V stávke je získať správnu odpoveď. Pre budúcu prácu bude dôležité určiť, prečo modely podceňujú pozorovaný signál, ale rovnako dôležité bude získať správnu odpoveď zo správnych fyzikálnych dôvodov.
Xiao, T. a kol. (2022) Búrky na južnej pologuli spôsobené tvarmi terénu a oceánskou cirkuláciou, Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Dostávajte e-mailom prehľadné zhrnutia všetkých kľúčových článkov a dokumentov z Carbon Brief. Viac informácií o našom newsletteri nájdete tu.
Dostávajte e-mailom prehľadné zhrnutia všetkých kľúčových článkov a dokumentov z Carbon Brief. Viac informácií o našom newsletteri nájdete tu.
Publikované pod licenciou CC. Neupravený materiál môžete reprodukovať v plnom rozsahu na nekomerčné použitie s odkazom na Carbon Brief a odkazom na článok. V prípade komerčného použitia nás prosím kontaktujte.