Profesor Tiffany Shaw, profesor, Katedra geovied, University of Chicago
Južná pologuľa je veľmi turbulentné miesto.Vetry v rôznych zemepisných šírkach boli opísané ako „hučiace štyridsať stupňov“, „zúrivé päťdesiat stupňov“ a „kričiace šesťdesiat stupňov“.Vlny dosahujú neuveriteľných 78 stôp (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 odhaľovali, prečo sú búrky bežnejšie na južnej pologuli ako na severnej.
Kombináciou niekoľkých línií dôkazov z pozorovaní, teórie a klimatických modelov naše výsledky poukazujú 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 intenzívnejšie, zatiaľ čo búrky na severnej pologuli nie.To je v súlade s modelovaním klimatického modelu globálneho otepľovania.
Na týchto zmenách záleží, 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 vykonávala zo súše.Vedci tak získali jasný obraz o búrke na severnej pologuli.Na južnej pologuli, ktorá pokrýva asi 20 percent pevniny, sme však nezískali jasnú predstavu o búrkach, kým neboli koncom 70. rokov dostupné satelitné pozorovania.
Z desaťročí pozorovania od začiatku satelitnej éry vieme, že búrky na južnej pologuli sú asi o 24 percent silnejšie ako tie na severnej pologuli.
To je znázornené na mape nižšie, ktorá ukazuje pozorovanú priemernú ročnú intenzitu búrky pre južnú pologuľu (hore), severnú pologuľu (v strede) a rozdiel medzi nimi (dole) od roku 1980 do roku 2018. (Všimnite si, že južný pól je na horná časť porovnania medzi prvou a poslednou mapou.)
Mapa ukazuje pretrvávajúcu vysokú intenzitu búrok v južnom oceáne na južnej pologuli a ich koncentráciu v Tichom a Atlantickom oceáne (vyfarbené oranžovou farbou) na severnej pologuli.Rozdielová mapa ukazuje, že búrky sú silnejšie na južnej pologuli ako na severnej pologuli (oranžové tienenie) vo väčšine zemepisných šírok.
Hoci existuje veľa rôznych teórií, nikto neponúka definitívne vysvetlenie rozdielu v búrkach medzi týmito dvoma hemisférami.
Zistiť dôvody sa zdá byť náročná úloha.Ako chápať taký zložitý systém, ktorý má rozpätie tisícok kilometrov ako atmosféra?Nemôžeme vložiť Zem do nádoby a študovať ju.Presne to však robia vedci, ktorí študujú fyziku klímy.Aplikujeme fyzikálne zákony a používame ich na pochopenie atmosféry a klímy Zeme.
Najznámejším príkladom tohto prístupu je priekopnícka práca Dr. Shuro Manabe, ktorý v roku 2021 získal Nobelovu cenu za fyziku „za spoľahlivú predpoveď globálneho otepľovania“.Jeho predpovede sú založené na fyzikálnych modeloch klímy Zeme, od najjednoduchších jednorozmerných teplotných modelov až po plnohodnotné trojrozmerné modely.Študuje reakciu klímy na rastúce hladiny oxidu uhličitého v atmosfére prostredníctvom modelov rôznej fyzickej zložitosti a monitoruje vznikajúce signály zo základných fyzikálnych javov.
Aby sme pochopili viac búrok na južnej pologuli, zhromaždili sme niekoľko línií dôkazov vrátane údajov z klimatických modelov založených na fyzike.V prvom kroku študujeme pozorovania z hľadiska toho, ako je energia distribuovaná na Zemi.
Keďže Zem je guľatá, jej povrch dostáva slnečné žiarenie zo Slnka nerovnomerne.Väčšina energie sa prijíma a absorbuje na rovníku, kde slnečné lúče dopadajú na povrch priamejšie.Naproti tomu stĺpy, na ktoré svetlo dopadá v strmých uhloch, dostávajú 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.K tomuto prechodu dochádza prostredníctvom procesu známeho ako „baroklinická nestabilita“.
Tento pohľad naznačuje, že dopadajúce slnečné svetlo nemôže vysvetliť väčší počet búrok na južnej pologuli, pretože obe pologule dostávajú rovnaké množstvo slnečného svetla.Namiesto toho naša pozorovacia analýza naznačuje, že rozdiel v intenzite búrky medzi juhom a severom by mohol byť spôsobený dvoma rôznymi faktormi.
Po prvé, transport oceánskej energie, často označovaný ako „dopravný pás“.Voda klesá blízko severného pólu, tečie po dne oceánu, stúpa okolo Antarktídy a tečie späť na sever pozdĺž rovníka a nesie so sebou 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 má za následok silnejšie búrky na južnej pologuli.
Druhým faktorom sú veľké hory na severnej pologuli, ktoré, ako naznačili staršie práce Manabe, tlmia búrky.Vzduchové prúdy cez veľké pohoria vytvárajú pevné výšky a minimá, ktoré znižujú množstvo energie dostupnej pre búrky.
Samotná analýza pozorovaných údajov však nemôže potvrdiť tieto príčiny, pretože príliš veľa faktorov pôsobí a pôsobí súčasne.Taktiež nemôžeme vylúčiť jednotlivé príčiny, aby sme otestovali ich význam.
Aby sme to dosiahli, musíme použiť klimatické modely na štúdium toho, ako sa búrky menia, keď sú odstránené rôzne faktory.
Keď sme v simulácii vyhladili zemské hory, rozdiel v intenzite búrky medzi hemisférami sa zmenšil na polovicu.Keď sme odstránili dopravný pás oceánu, druhá polovica rozdielu búrky bola preč.Prvýkrát tak odkrývame konkrétne vysvetlenie búrok na južnej pologuli.
Keďže búrky sú spojené so závažnými sociálnymi vplyvmi, ako sú extrémne vetry, teploty a zrážky, dôležitou otázkou, ktorú musíme zodpovedať, je, či budú budúce búrky silnejšie alebo slabšie.
Dostávajte vybrané zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov z Carbon Brief e-mailom.Viac o našom newsletteri nájdete tu.
Dostávajte vybrané zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov z Carbon Brief e-mailom.Viac o našom newsletteri nájdete tu.
Kľúčovým nástrojom prípravy spoločností na zvládnutie dôsledkov zmeny klímy je poskytovanie prognóz založených na klimatických modeloch.Nová štúdia naznačuje, že priemerné búrky na južnej pologuli budú koncom storočia intenzívnejšie.
Naopak, zmeny priemernej ročnej intenzity búrok na severnej pologuli budú podľa predpovedí 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 zintenzívnili, zatiaľ čo zmeny na severnej pologuli boli zanedbateľné, čo je v súlade s predpoveďami klimatických modelov za rovnaké obdobie. .
Hoci modely podceňujú signál, indikujú 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 chladnejšia voda sa dostáva na povrch okolo Antarktídy, aby ju nahradila, čo má za následok silnejší kontrast medzi rovníkom a pólmi.
Na severnej pologuli sú zmeny oceánov kompenzované stratou morského ľadu a snehu, čo spôsobuje, že Arktída absorbuje viac slnečného svetla a oslabuje kontrast medzi rovníkom a pólmi.
Stávky na získanie správnej odpovede sú vysoké.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 v dôsledku tvarov krajiny a oceánskej cirkulácie, Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Dostávajte vybrané zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov z Carbon Brief e-mailom.Viac o našom newsletteri nájdete tu.
Dostávajte vybrané zhrnutia všetkých kľúčových článkov a článkov z Carbon Brief e-mailom.Viac o našom newsletteri nájdete tu.
Publikované pod licenciou CC.Neprispôsobený materiál môžete reprodukovať ako celok na nekomerčné použitie s odkazom na Carbon Brief a odkazom na článok.Pre komerčné využitie nás prosím kontaktujte.