Professori Tiffany Shaw, professori, geotieteiden laitos, Chicagon yliopisto
Eteläinen pallonpuolisko on erittäin myrskyisä paikka. Eri leveysasteilla olevia tuulia on kuvattu "möly" neljäkymmentä astetta "," raivoissaan viisikymmentä astetta "ja" huutavat kuusikymmentä astetta ". Aallot saavuttavat mahtava 78 jalkaa (24 metriä).
Kuten me kaikki tiedämme, mikään pohjoisella pallonpuoliskolla ei vastaa eteläisen pallonpuoliskon vakavia myrskyjä, tuulta ja aaltoja. Miksi?
Kansallisen tiedeakatemian julkaisussa julkaistussa uudessa tutkimuksessa kollegani ja minä paljastamme, miksi myrskyt ovat yleisempiä eteläisellä pallonpuoliskolla kuin pohjoisessa.
Yhdistämällä useita todisteita havainnoista, teoriasta ja ilmastomalleista, tuloksemme viittaavat globaalien valtameren "kuljetinhihnan" ja suurten vuorten perustavanlaatuiseen rooliin pohjoisella pallonpuoliskolla.
Osoitamme myös, että ajan myötä myrskyt eteläisellä pallonpuoliskolla tulivat voimakkaammiksi, kun taas pohjoisen pallonpuoliskolla ei ollut. Tämä on yhdenmukaista ilmastomallin mallinnuksen kanssa ilmaston lämpenemisestä.
Näillä muutoksilla on merkitystä, koska tiedämme, että voimakkaammat myrskyt voivat johtaa vakaviin vaikutuksiin, kuten äärimmäisiin tuuliin, lämpötiloihin ja sateisiin.
Pitkän ajan, suurin osa maapallon säästä havainnoista tehtiin maasta. Tämä antoi tutkijoille selkeän kuvan myrskystä pohjoisella pallonpuoliskolla. Eteläisellä pallonpuoliskolla, joka kattaa noin 20 prosenttia maasta, emme saaneet selkeää kuvaa myrskyistä, ennen kuin satelliittihavainnot tulivat saataville 1970 -luvun lopulla.
Vuosikymmenten havainnointia satelliitti -aikakauden alusta lähtien tiedämme, että eteläisellä pallonpuoliskon myrskyt ovat noin 24 prosenttia vahvempia kuin pohjoisen pallonpuoliskon myrskyt.
Tämä näkyy alla olevassa kartassa, joka näyttää eteläisen pallonpuoliskon (yläosan), pohjoisen pallonpuoliskon (keskusta) ja niiden (alaosan) välillä 1980–2018.
Kartta näyttää eteläisen pallonpuoliskon eteläisen valtameren jatkuvasti korkean voimakkuuden ja niiden keskittymisen Tyynenmeren ja Atlantin valtameriin (varjostettu oranssina) pohjoisella pallonpuoliskolla. Erokartta osoittaa, että myrskyt ovat voimakkaampia eteläisellä pallonpuoliskolla kuin pohjoisella pallonpuoliskolla (oranssi varjostus) useimmilla leveysasteilla.
Vaikka erilaisia ​​teorioita on, kukaan ei tarjoa lopullista selitystä kahden pallonpuoliskon myrskyjen erolle.
Syiden selvittäminen näyttää olevan vaikea tehtävä. Kuinka ymmärtää sellainen monimutkainen järjestelmä, joka kattaa tuhansia kilometrejä kuin ilmakehä? Emme voi laittaa maata purkkiin ja tutkia sitä. Juuri juuri sitä tutkijat, jotka tutkivat ilmaston fysiikkaa. Sovelemme fysiikan lakeja ja käytämme niitä ymmärtämään maan ilmakehää ja ilmastoa.
Tunnetuin esimerkki tästä lähestymistavasta on tohtori Shuro Manaben uraauurtava työ, joka sai vuoden 2021 Nobel -palkinnon fysiikassa "hänen luotettavasta ennustamisestaan ​​ilmaston lämpenemisestä". Sen ennusteet perustuvat maapallon ilmaston fyysisiin malleihin, jotka vaihtelevat yksinkertaisimmista yhden ulottuvuuden lämpötilamalleista täysimittaisiin kolmiulotteisiin malleihin. Se tutkii ilmaston reaktiota ilmakehän hiilidioksidin nouseviin tasoihin vaihtelevan fyysisen monimutkaisuuden malleilla ja tarkkailijoilla syntyviä signaaleja taustalla olevista fysikaalisista ilmiöistä.
Ymmärtääksemme lisää myrskyjä eteläisellä pallonpuoliskolla, olemme keränneet useita todisteita, mukaan lukien fysiikkapohjaisten ilmastomallien tiedot. Ensimmäisessä vaiheessa tutkimme havaintoja energian jakautumisen suhteen maan yli.
Koska maa on pallo, sen pinta vastaanottaa aurinkosäteilyn epätasaisesti auringosta. Suurin osa energiasta vastaanotetaan ja imeytyy päiväntasaajaan, missä auringonsäteet osuvat pintaan suoraan. Sitä vastoin pylväät, jotka valo osuu jyrkissä kulmissa, saavat vähemmän energiaa.
Vuosikymmenien tutkimus on osoittanut, että myrskyn vahvuus tulee tästä energiaerosta. Pohjimmiltaan he muuttavat tässä erossa tallennetun ”staattisen” energian ”kineettiseksi” liikkeen energiaksi. Tämä siirtyminen tapahtuu prosessin kautta, joka tunnetaan nimellä “barokliininen epävakaus”.
Tämä näkemys viittaa siihen, että tapahtuma auringonvalo ei voi selittää enemmän myrskyjen määrää eteläisellä pallonpuoliskolla, koska molemmat pallonpuoliskot saavat saman määrän auringonvaloa. Sen sijaan havaintoanalyysimme viittaa siihen, että myrskyn voimakkuuden ero eteläisen ja pohjoisen välillä voi johtua kahdesta eri tekijästä.
Ensinnäkin valtameren energian kuljetus, jota usein kutsutaan ”kuljetinhihnaksi”. Vesi uppoaa pohjoisnavan lähellä, virtaa valtameren lattiaa pitkin, nousee Antarktikan ympärille ja virtaa taaksepäin päiväntasaajaa pitkin kantaen energiaa sen kanssa. Lopputulos on energian siirto Antarktikasta pohjoisnapaan. Tämä luo suuremman energian kontrastin päiväntasaajan ja eteläisen pallonpuoliskon pylväiden välillä kuin pohjoisella pallonpuoliskolla, mikä johtaa vakaviin myrskyihin eteläisellä pallonpuoliskolla.
Toinen tekijä on pohjoisen pallonpuoliskon suuret vuoret, jotka, kuten Manaben aikaisempi työ ehdotti, vaimentavat myrskyjä. Ilmavirrat suurilla vuoristoalueilla luovat kiinteitä korkeuksia ja matalia, jotka vähentävät myrskyille käytettävissä olevan energian määrää.
Pelkästään havaittujen tietojen analyysi ei kuitenkaan voi vahvistaa näitä syitä, koska liian monet tekijät toimivat ja ovat vuorovaikutuksessa samanaikaisesti. Emme myöskään voi sulkea pois yksittäisiä syitä niiden merkityksen testaamiseksi.
Tätä varten meidän on käytettävä ilmastomalleja tutkiaksemme, kuinka myrskyt muuttuvat, kun eri tekijät poistetaan.
Kun tasoitimme maan vuoret simulaatiossa, myrskyn voimakkuuden ero pallonpuoliskojen välillä oli puolittautunut. Kun poistimme valtameren kuljetinhihnan, myrskyeron toinen puoli oli kadonnut. Siten paljastamme ensimmäistä kertaa konkreettisen selityksen myrskyille eteläisellä pallonpuoliskolla.
Koska myrskyt liittyvät vakaviin sosiaalisiin vaikutuksiin, kuten äärimmäisiin tuuliin, lämpötiloihin ja sateisiin, meidän on vastattava, onko tulevat myrskyt vahvempia vai heikompia.
Vastaanota kuratoidut yhteenvedot kaikista tärkeimmistä artikkeleista ja papereista hiilihiirrosta sähköpostitse. Lisätietoja uutiskirjeestämme täältä.
Vastaanota kuratoidut yhteenvedot kaikista tärkeimmistä artikkeleista ja papereista hiilihiirrosta sähköpostitse. Lisätietoja uutiskirjeestämme täältä.
Keskeinen työkalu yhteiskuntien valmistelussa ilmastomuutoksen vaikutuksista on ilmastomallien perusteella ennusteiden tarjoaminen. Uusi tutkimus viittaa siihen, että keskimääräiset eteläisen pallonpuoliskon myrskyt muuttuvat voimakkaammiksi vuosisadan loppua kohti.
Päinvastoin, pohjoisen pallonpuoliskon myrskyjen keskimääräisen vuotuisen voimakkuuden muutosten ennustetaan olevan maltillisia. Tämä johtuu osittain kilpailevista kausivaikutuksista tropiikien lämpenemisen välillä, mikä tekee myrskyistä vahvempia ja nopeaa lämpenemistä arktisella alueella, mikä tekee niistä heikompia.
Ilmasto täällä ja nyt muuttuu. Kun tarkastelemme muutoksia viime vuosikymmeninä, havaitsemme, että keskimääräiset myrskyt ovat tulleet voimakkaammiksi vuoden aikana eteläisellä pallonpuoliskolla, kun taas pohjoisen pallonpuoliskon muutokset ovat olleet merkityksettömiä, yhdenmukaisia ​​ilmastomallin ennusteiden kanssa saman ajanjakson aikana.
Vaikka mallit aliarvioivat signaalin, ne osoittavat, että muutokset tapahtuvat samoista fyysisistä syistä. Toisin sanoen, muutokset valtameressä lisäävät myrskyjä, koska lämpimämpi vesi liikkuu kohti päiväntasaajaa ja kylmempi vesi saatetaan pintaan Etelämantereen ympärille sen korvaamiseksi, mikä johtaa voimakkaampaan kontrastiin päiväntasaajan ja pylväiden välillä.
Pohjoisella pallonpuoliskolla valtameren muutokset kompensoivat merijään ja lumen menettämisen aiheuttaen arktisen alueen absorboivan enemmän auringonvaloa ja heikentävät päiväntasaajan ja napojen välistä kontrastia.
Oikean vastauksen saamisen panokset ovat korkeat. Tulevan työn on tärkeää määrittää, miksi mallit aliarvioivat havaitun signaalin, mutta on yhtä tärkeää saada oikea vastaus oikeista fyysisistä syistä.
Xiao, T. et ai. (2022) Myrskyt eteläisellä pallonpuoliskolla maanmuotojen ja valtameren levityksen vuoksi, Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
Vastaanota kuratoidut yhteenvedot kaikista tärkeimmistä artikkeleista ja papereista hiilihiirrosta sähköpostitse. Lisätietoja uutiskirjeestämme täältä.
Vastaanota kuratoidut yhteenvedot kaikista tärkeimmistä artikkeleista ja papereista hiilihiirrosta sähköpostitse. Lisätietoja uutiskirjeestämme täältä.
Julkaistu CC -lisenssillä. Voit toistaa päättämättömän materiaalin kokonaisuudessaan ei-kaupalliseen käyttöön linkin kanssa hiilijohtoon ja linkin artikkeliin. Ota yhteyttä kaupallisen käyttöön.