Professori Tiffany Shaw, professori, geotieteiden laitos, Chicagon yliopisto
Eteläinen pallonpuolisko on erittäin myrskyisä paikka.Tuulia eri leveysasteilla on kuvattu "mölyävänä neljäkymmentä astetta", "raivoissaan viisikymmentä astetta" ja "huutavia kuusikymmentä astetta".Aallot saavuttavat huimat 78 jalkaa (24 metriä).
Kuten me kaikki tiedämme, mikään pohjoisella pallonpuoliskolla ei voi verrata eteläisen pallonpuoliskon ankaria myrskyjä, tuulta ja aaltoja.Miksi?
Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä julkaistussa uudessa tutkimuksessa kollegani ja minä selvitämme, miksi myrskyt ovat yleisempiä eteläisellä pallonpuoliskolla kuin pohjoisella.
Yhdistämällä useita todisteita havainnoista, teoriasta ja ilmastomalleista, tulokset osoittavat maailmanlaajuisten valtamerten "kuljetinhihnojen" ja suurten vuorten keskeisen roolin pohjoisella pallonpuoliskolla.
Osoitamme myös, että ajan myötä myrskyt lisääntyivät eteläisellä pallonpuoliskolla, kun taas pohjoisella pallonpuoliskolla myrskyt eivät.Tämä on sopusoinnussa ilmaston lämpenemisen ilmastomallimallin kanssa.
Näillä muutoksilla on merkitystä, koska tiedämme, että voimakkaammat myrskyt voivat aiheuttaa vakavampia vaikutuksia, kuten äärimmäisiä tuulia, lämpötiloja ja sateita.
Pitkään aikaan useimmat maapallon säähavainnot tehtiin maalta.Tämä antoi tutkijoille selkeän kuvan pohjoisen pallonpuoliskon myrskystä.Eteläisellä pallonpuoliskolla, joka kattaa noin 20 prosenttia maasta, emme kuitenkaan saaneet selkeää kuvaa myrskyistä ennen kuin satelliittihavainnot tulivat saataville 1970-luvun lopulla.
Vuosikymmeniä jatkuneiden havaintojen perusteella satelliittiaikakauden alusta lähtien tiedämme, että eteläisen pallonpuoliskon myrskyt ovat noin 24 prosenttia voimakkaampia kuin pohjoisella pallonpuoliskolla.
Tämä näkyy alla olevassa kartassa, joka näyttää havaitun keskimääräisen vuotuisen myrskyn voimakkuuden eteläisellä pallonpuoliskolla (ylhäällä), pohjoisella pallonpuoliskolla (keskellä) ja niiden välisen eron (alhaalla) vuosina 1980–2018. (Huomaa, että etelänapa on klo. ensimmäisen ja viimeisen kartan vertailun yläosassa.)
Kartta näyttää myrskyjen jatkuvan voimakkuuden eteläisellä pallonpuoliskolla eteläisellä valtamerellä ja niiden keskittymisen Tyynellämerellä ja Atlantin valtamerellä (varjostettu oranssilla) pohjoisella pallonpuoliskolla.Erokartta osoittaa, että myrskyt ovat voimakkaampia eteläisellä pallonpuoliskolla kuin pohjoisella pallonpuoliskolla (oranssi varjostus) useimmilla leveysasteilla.
Vaikka on olemassa monia erilaisia ​​teorioita, kukaan ei tarjoa lopullista selitystä myrskyjen erolle kahden pallonpuoliskon välillä.
Syiden selvittäminen tuntuu olevan vaikea tehtävä.Kuinka ymmärtää niin monimutkainen tuhansia kilometrejä kattava järjestelmä kuin ilmakehä?Emme voi laittaa maapalloa purkkiin ja tutkia sitä.Juuri tätä ilmaston fysiikkaa tutkivat tiedemiehet kuitenkin tekevät.Käytämme fysiikan lakeja ja ymmärrämme niiden avulla maapallon ilmakehän ja ilmaston.
Tunnetuin esimerkki tästä lähestymistavasta on tohtori Shuro Manaben uraauurtava työ, joka sai vuoden 2021 fysiikan Nobel-palkinnon "luotettavasta ilmaston lämpenemisen ennusteestaan".Sen ennusteet perustuvat maapallon ilmaston fysikaalisiin malleihin, jotka vaihtelevat yksinkertaisimmista yksiulotteisista lämpötilamalleista täysimittaisiin kolmiulotteisiin malleihin.Se tutkii ilmaston reaktiota ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousuun erilaisten fysikaalisten mallien avulla ja tarkkailee taustalla olevista fysikaalisista ilmiöistä tulevia signaaleja.
Ymmärtääksemme lisää myrskyjä eteläisellä pallonpuoliskolla olemme keränneet useita todisteita, mukaan lukien tiedot fysiikkaan perustuvista ilmastomalleista.Ensimmäisessä vaiheessa tutkimme havaintoja energian jakautumisesta maapallolla.
Koska Maa on pallo, sen pinta vastaanottaa auringon säteilyä auringosta epätasaisesti.Suurin osa energiasta vastaanotetaan ja imeytyy päiväntasaajalla, jossa auringonsäteet osuvat pintaan suoremmin.Sen sijaan pylväät, joihin valo osuu jyrkissä kulmissa, saavat vähemmän energiaa.
Vuosikymmeniä jatkunut tutkimus on osoittanut, että myrskyn voima tulee tästä energiaerosta.Pohjimmiltaan ne muuttavat tähän eroon varastoidun "staattisen" energian "kineettiseksi" liikkeen energiaksi.Tämä siirtymä tapahtuu prosessin kautta, joka tunnetaan nimellä "barokliininen epävakaus".
Tämä näkemys viittaa siihen, että tuleva auringonvalo ei voi selittää suurempaa määrää myrskyjä eteläisellä pallonpuoliskolla, koska molemmat pallonpuoliskot saavat saman määrän auringonvaloa.Sen sijaan havaintoanalyysimme viittaa siihen, että myrskyn voimakkuuden ero etelän ja pohjoisen välillä voi johtua kahdesta eri tekijästä.
Ensinnäkin merienergian kuljetus, jota usein kutsutaan "kuljetinhihnaksi".Vesi uppoaa lähellä pohjoisnavaa, virtaa valtameren pohjaa pitkin, nousee Etelämantereen ympäri ja virtaa takaisin pohjoiseen päiväntasaajaa pitkin kuljettaen energiaa mukanaan.Lopputuloksena on energian siirto Etelämantereelta pohjoisnavalle.Tämä luo suuremman energiakontrastin päiväntasaajan ja napojen välille eteläisellä pallonpuoliskolla kuin pohjoisella pallonpuoliskolla, mikä johtaa ankarampiin myrskyihin eteläisellä pallonpuoliskolla.
Toinen tekijä on pohjoisen pallonpuoliskon suuret vuoret, jotka, kuten Manaben aikaisempi työ ehdotti, vaimentavat myrskyjä.Ilmavirrat suurilla vuoristoalueilla luovat kiinteitä ylä- ja alamäet, jotka vähentävät myrskyihin käytettävissä olevan energian määrää.
Pelkästään havaittujen tietojen analysointi ei kuitenkaan voi vahvistaa näitä syitä, koska liian monet tekijät toimivat ja ovat vuorovaikutuksessa samanaikaisesti.Emme myöskään voi sulkea pois yksittäisiä syitä testataksemme niiden merkitystä.
Tätä varten meidän on tutkittava ilmastomalleilla kuinka myrskyt muuttuvat, kun eri tekijöitä poistetaan.
Kun tasoittimme maan vuoret simulaatiossa, puolipallojen välinen myrskyn voimakkuusero puolittui.Kun poistimme valtameren liukuhihnan, toinen puolet myrskyerosta oli poissa.Näin ollen ensimmäistä kertaa löydämme konkreettisen selityksen eteläisen pallonpuoliskon myrskyille.
Koska myrskyihin liittyy vakavia sosiaalisia vaikutuksia, kuten äärimmäisiä tuulia, lämpötiloja ja sateita, tärkeä kysymys, joka meidän on vastattava, on, ovatko tulevat myrskyt voimakkaampia vai heikompia.
Saat kuratoidut yhteenvedot kaikista Carbon Briefin tärkeimmistä artikkeleista ja papereista sähköpostitse.Lue lisää uutiskirjeestämme täältä.
Saat kuratoidut yhteenvedot kaikista Carbon Briefin tärkeimmistä artikkeleista ja papereista sähköpostitse.Lue lisää uutiskirjeestämme täältä.
Keskeinen työkalu yhteiskuntien valmistelemisessa selviytymään ilmastonmuutoksen vaikutuksista on ilmastomalleihin perustuvien ennusteiden tekeminen.Uusi tutkimus viittaa siihen, että keskimääräiset eteläisen pallonpuoliskon myrskyt lisääntyvät vuosisadan loppua kohden.
Päinvastoin, pohjoisen pallonpuoliskon keskimääräisen vuotuisen myrskyvoimakkuuden muutosten ennustetaan olevan maltillisia.Tämä johtuu osittain kilpailevista vuodenaikojen vaikutuksista myrskyjä voimistavan tropiikin lämpenemisen ja niitä heikentävän arktisen nopean lämpenemisen välillä.
Ilmasto tässä ja nyt kuitenkin muuttuu.Kun tarkastelemme muutoksia viime vuosikymmeninä, huomaamme, että keskimääräiset myrskyt ovat lisääntyneet vuoden aikana eteläisellä pallonpuoliskolla, kun taas muutokset pohjoisella pallonpuoliskolla ovat olleet mitättömiä, mikä on sopusoinnussa ilmastomallin ennusteiden kanssa samalla ajanjaksolla. .
Vaikka mallit aliarvioivat signaalin, ne osoittavat muutoksia, jotka tapahtuvat samoista fyysisistä syistä.Toisin sanoen muutokset valtameressä lisäävät myrskyjä, koska lämpimämpi vesi liikkuu kohti päiväntasaajaa ja kylmempää vettä tuodaan pintaan Etelämantereen ympärillä korvaamaan sen, mikä johtaa voimakkaampaan kontrastiin päiväntasaajan ja napojen välillä.
Pohjoisella pallonpuoliskolla valtamerten muutoksia tasoittaa merijään ja lumen häviäminen, mikä saa arktisen alueen imemään enemmän auringonvaloa ja heikentää päiväntasaajan ja napojen välistä kontrastia.
Panokset oikean vastauksen saamiseen ovat korkeat.Tulevan työn kannalta on tärkeää selvittää, miksi mallit aliarvioivat havaitun signaalin, mutta yhtä tärkeää on saada oikea vastaus oikeista fyysisistä syistä.
Xiao, T. et ai.(2022) Myrskyt eteläisellä pallonpuoliskolla pinnanmuodostuksista ja valtameren kierrosta, Proceedings of the National Academy of Sciences of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Saat kuratoidut yhteenvedot kaikista Carbon Briefin tärkeimmistä artikkeleista ja papereista sähköpostitse.Lue lisää uutiskirjeestämme täältä.
Saat kuratoidut yhteenvedot kaikista Carbon Briefin tärkeimmistä artikkeleista ja papereista sähköpostitse.Lue lisää uutiskirjeestämme täältä.
Julkaistu CC-lisenssillä.Voit kopioida muokkaamattoman materiaalin kokonaisuudessaan ei-kaupalliseen käyttöön linkin kautta Carbon Brief -julkaisuun ja linkin artikkeliin.Ota yhteyttä kaupalliseen käyttöön.