Profesore Tifānija Šova, Čikāgas Universitātes Ģeozinātņu nodaļas profesore
Dienvidu puslode ir ļoti nemierīga vieta.Vēji dažādos platuma grādos ir aprakstīti kā "rūkojoši četrdesmit grādi", "nikni piecdesmit grādi" un "kliedzoši sešdesmit grādi".Viļņi sasniedz milzīgus 78 pēdas (24 metrus).
Kā mēs visi zinām, nekas ziemeļu puslodē nevar līdzināties spēcīgajām vētrām, vējam un viļņiem dienvidu puslodē.Kāpēc?
Jaunā pētījumā, kas publicēts Proceedings of the National Academy of Sciences, mani kolēģi un es atklājam, kāpēc vētras ir biežākas dienvidu puslodē nekā ziemeļu puslodē.
Apvienojot vairākas pierādījumu līnijas no novērojumiem, teorijas un klimata modeļiem, mūsu rezultāti norāda uz globālo okeāna "konveijera lentu" un lielo kalnu nozīmi ziemeļu puslodē.
Mēs arī parādām, ka laika gaitā vētras dienvidu puslodē kļuva intensīvākas, bet ziemeļu puslodē vētras ne.Tas atbilst globālās sasilšanas klimata modeļa modelēšanai.
Šīs izmaiņas ir svarīgas, jo mēs zinām, ka spēcīgākas vētras var izraisīt smagākas sekas, piemēram, ārkārtējus vējus, temperatūru un lietusgāzes.
Ilgu laiku lielākā daļa laikapstākļu novērojumu uz Zemes tika veikti no sauszemes.Tas deva zinātniekiem skaidru priekšstatu par vētru ziemeļu puslodē.Tomēr dienvidu puslodē, kas aizņem apmēram 20 procentus no zemes, mēs nesaņēmām skaidru priekšstatu par vētrām, līdz 70. gadu beigās kļuva pieejami satelītnovērojumi.
No novērojumiem gadu desmitiem kopš satelītu ēras sākuma mēs zinām, ka vētras dienvidu puslodē ir par aptuveni 24 procentiem spēcīgākas nekā ziemeļu puslodē.
Tas ir parādīts zemāk esošajā kartē, kurā parādīta novērotā gada vidējā vētras intensitāte dienvidu puslodē (augšā), ziemeļu puslodē (centrā) un starpība starp tām (apakšā) no 1980. līdz 2018. gadam. (Ņemiet vērā, ka Dienvidpols ir plkst. pirmās un pēdējās kartes salīdzinājuma augšdaļa.)
Kartē ir redzama pastāvīgi augstā vētru intensitāte Dienvidu okeānā dienvidu puslodē un to koncentrācija Klusajā un Atlantijas okeānā (nokrāsota oranžā krāsā) ziemeļu puslodē.Atšķirību karte parāda, ka vētras ir spēcīgākas dienvidu puslodē nekā ziemeļu puslodē (oranžs ēnojums) lielākajā daļā platuma grādu.
Lai gan ir daudz dažādu teoriju, neviens nesniedz galīgu skaidrojumu vētru atšķirībām starp abām puslodēm.
Iemeslu noskaidrošana šķiet grūts uzdevums.Kā saprast tik sarežģītu sistēmu, kas aptver tūkstošiem kilometru, kā atmosfēra?Mēs nevaram ielikt Zemi burkā un pētīt to.Tomēr tieši to dara zinātnieki, kas pēta klimata fiziku.Mēs piemērojam fizikas likumus un izmantojam tos, lai izprastu Zemes atmosfēru un klimatu.
Slavenākais šīs pieejas piemērs ir doktora Šuro Manabes novatoriskais darbs, kurš 2021. gada Nobela prēmiju fizikā saņēma “par uzticamu globālās sasilšanas prognozi”.Tās prognozes ir balstītas uz Zemes klimata fiziskiem modeļiem, sākot no vienkāršākajiem viendimensijas temperatūras modeļiem līdz pilnvērtīgiem trīsdimensiju modeļiem.Tas pēta klimata reakciju uz oglekļa dioksīda līmeņa paaugstināšanos atmosfērā, izmantojot dažādas fiziskās sarežģītības modeļus, un uzrauga signālus no pamatā esošajām fizikālajām parādībām.
Lai saprastu vairāk vētru dienvidu puslodē, mēs esam savākuši vairākas pierādījumu līnijas, tostarp datus no fizikas klimata modeļiem.Pirmajā solī mēs pētām novērojumus par to, kā enerģija tiek sadalīta pa Zemi.
Tā kā Zeme ir sfēra, tās virsma saules starojumu saņem nevienmērīgi no Saules.Lielākā daļa enerģijas tiek saņemta un absorbēta pie ekvatora, kur saules stari tiešāk skar virsmu.Turpretim stabi, kuriem gaisma sitas stāvos leņķos, saņem mazāk enerģijas.
Desmitiem gadu veiktie pētījumi ir parādījuši, ka vētras spēks rodas no šīs enerģijas atšķirības.Būtībā tie pārvērš šajā atšķirībā uzkrāto “statisko” enerģiju kustības “kinētiskajā enerģijā”.Šī pāreja notiek, izmantojot procesu, kas pazīstams kā “baroklīniskā nestabilitāte”.
Šis uzskats liecina, ka krītošā saules gaisma nevar izskaidrot lielāku vētru skaitu dienvidu puslodē, jo abas puslodes saņem vienādu saules gaismas daudzumu.Tā vietā mūsu novērojumu analīze liecina, ka vētras intensitātes atšķirības starp dienvidiem un ziemeļiem varētu būt saistītas ar diviem dažādiem faktoriem.
Pirmkārt, okeāna enerģijas transportēšana, ko bieži dēvē par "konveijera lenti".Ūdens nogrimst netālu no Ziemeļpola, plūst pa okeāna dibenu, paceļas ap Antarktīdu un plūst atpakaļ uz ziemeļiem gar ekvatoru, nesot sev līdzi enerģiju.Gala rezultāts ir enerģijas pārnešana no Antarktīdas uz Ziemeļpolu.Tas rada lielāku enerģijas kontrastu starp ekvatoru un poliem dienvidu puslodē nekā ziemeļu puslodē, kā rezultātā dienvidu puslodē ir stiprākas vētras.
Otrs faktors ir lielie kalni ziemeļu puslodē, kas, kā liecināja Manabe agrākajos darbos, slāpē vētras.Gaisa straumes lielās kalnu grēdās rada fiksētus kāpumus un kritumus, kas samazina vētrām pieejamās enerģijas daudzumu.
Tomēr tikai novēroto datu analīze nevar apstiprināt šos cēloņus, jo pārāk daudz faktoru darbojas un mijiedarbojas vienlaikus.Mēs arī nevaram izslēgt atsevišķus iemeslus, lai pārbaudītu to nozīmi.
Lai to izdarītu, mums ir jāizmanto klimata modeļi, lai izpētītu, kā mainās vētras, kad tiek noņemti dažādi faktori.
Kad simulācijā izlīdzinājām zemes kalnus, vētras intensitātes atšķirība starp puslodēm tika samazināta uz pusi.Kad mēs noņēmām okeāna konveijera lenti, otra puse no vētras starpības bija pazudusi.Tādējādi mēs pirmo reizi atklājam konkrētu skaidrojumu vētrām dienvidu puslodē.
Tā kā vētras ir saistītas ar smagu sociālo ietekmi, piemēram, ārkārtēju vēju, temperatūru un nokrišņiem, svarīgs jautājums, uz kuru mums jāatbild, ir tas, vai turpmākās vētras būs stiprākas vai vājākas.
Saņemiet kopsavilkumus par visiem svarīgākajiem rakstiem un dokumentiem no Carbon Brief pa e-pastu.Uzziniet vairāk par mūsu biļetenu šeit.
Saņemiet kopsavilkumus par visiem svarīgākajiem rakstiem un dokumentiem no Carbon Brief pa e-pastu.Uzziniet vairāk par mūsu biļetenu šeit.
Galvenais instruments, lai sagatavotu sabiedrību cīnīties ar klimata pārmaiņu sekām, ir prognožu sniegšana, pamatojoties uz klimata modeļiem.Jauns pētījums liecina, ka vidējās dienvidu puslodes vētras gadsimta beigās kļūs intensīvākas.
Gluži pretēji, tiek prognozētas vidējās vētru gada intensitātes izmaiņas ziemeļu puslodē.Tas daļēji ir saistīts ar konkurējošām sezonālām sekām starp sasilšanu tropos, kas padara vētras spēcīgākas, un straujo sasilšanu Arktikā, kas padara tās vājākas.
Tomēr klimats šeit un tagad mainās.Aplūkojot izmaiņas pēdējo desmitgažu laikā, mēs atklājam, ka vidējās vētras gada laikā ir kļuvušas intensīvākas dienvidu puslodē, savukārt izmaiņas ziemeļu puslodē ir bijušas niecīgas, kas atbilst klimata modeļa prognozēm tajā pašā periodā. .
Lai gan modeļi nenovērtē signālu, tie norāda uz izmaiņām, kas notiek to pašu fizisko iemeslu dēļ.Tas nozīmē, ka izmaiņas okeānā palielina vētras, jo siltāks ūdens virzās uz ekvatoru un uz virsmas ap Antarktīdu tiek nogādāts aukstāks ūdens, lai to aizstātu, tādējādi radot spēcīgāku kontrastu starp ekvatoru un poliem.
Ziemeļu puslodē okeāna izmaiņas kompensē jūras ledus un sniega zudums, liekot Arktikai absorbēt vairāk saules gaismas un vājina kontrastu starp ekvatoru un poliem.
Likmes uz pareizās atbildes saņemšanu ir augstas.Turpmākajā darbā būs svarīgi noteikt, kāpēc modeļi nenovērtē novēroto signālu, taču tikpat svarīgi būs iegūt pareizo atbildi pareizo fizisko iemeslu dēļ.
Xiao, T. et al.(2022) Vētras dienvidu puslodē zemes formu un okeāna cirkulācijas dēļ, Amerikas Savienoto Valstu Nacionālās Zinātņu akadēmijas darbi, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Saņemiet kopsavilkumus par visiem svarīgākajiem rakstiem un dokumentiem no Carbon Brief pa e-pastu.Uzziniet vairāk par mūsu biļetenu šeit.
Saņemiet kopsavilkumus par visiem svarīgākajiem rakstiem un dokumentiem no Carbon Brief pa e-pastu.Uzziniet vairāk par mūsu biļetenu šeit.
Publicēts ar CC licenci.Jūs varat reproducēt nepielāgoto materiālu pilnībā nekomerciālai lietošanai, pievienojot saiti uz Carbon Brief un saiti uz rakstu.Lūdzu, sazinieties ar mums komerciālai lietošanai.