Professor Tiffany Shaw, professor, Department of Geosciences, University of Chicago
Den sydlige halvkugle er et meget turbulent sted. Vind på forskellige breddegrader er blevet beskrevet som "brølende fyrre grader", "rasende 50 grader" og "skrigende tres grader". Bølger når på hele 78 fod (24 meter).
Som vi alle ved, kan intet på den nordlige halvkugle matche de alvorlige storme, vind og bølger på den sydlige halvkugle. Hvorfor?
I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences, afslører mine kolleger og jeg, hvorfor storme er mere almindelige på den sydlige halvkugle end i det nordlige.
Ved at kombinere flere bevislinjer fra observationer, teori og klimamodeller peger vores resultater på den grundlæggende rolle som globale oceaniske ”transportbånd” og store bjerge på den nordlige halvkugle.
Vi viser også, at storme på den sydlige halvkugle over tid blev mere intense, mens de på den nordlige halvkugle ikke gjorde det. Dette er i overensstemmelse med klimamodellering af global opvarmning.
Disse ændringer betyder noget, fordi vi ved, at stærkere storme kan føre til mere alvorlige påvirkninger, såsom ekstreme vinde, temperaturer og nedbør.
I lang tid var de fleste observationer af vejret på jorden lavet af land. Dette gav forskere et klart billede af stormen på den nordlige halvkugle. På den sydlige halvkugle, der dækker ca. 20 procent af jorden, fik vi imidlertid ikke et klart billede af storme, før satellitobservationer blev tilgængelige i slutningen af ​​1970'erne.
Fra årtier med observation siden begyndelsen af ​​satellittiden ved vi, at storme på den sydlige halvkugle er omkring 24 procent stærkere end dem på den nordlige halvkugle.
Dette er vist på kortet nedenfor, der viser den observerede gennemsnitlige årlige stormintensitet for den sydlige halvkugle (øverst), den nordlige halvkugle (centrum) og forskellen mellem dem (bund) fra 1980 til 2018. (Bemærk, at Sydpolen er øverst på sammenligningen mellem de første og sidste kort.)
Kortet viser den vedvarende høje intensitet af storme i det sydlige Ocean på den sydlige halvkugle og deres koncentration i Stillehavet og Atlanterhavet (skraveret i orange) på den nordlige halvkugle. Forskellekortet viser, at storme er stærkere på den sydlige halvkugle end på den nordlige halvkugle (orange skygge) på de fleste breddegrader.
Selvom der er mange forskellige teorier, tilbyder ingen en endelig forklaring på forskellen i storme mellem de to halvkugler.
At finde ud af grundene synes at være en vanskelig opgave. Hvordan kan man forstå et så komplekst system, der spænder over tusinder af kilometer som atmosfæren? Vi kan ikke sætte jorden i en krukke og studere den. Dette er dog netop det, forskere, der studerer fysikken i klimaet, gør. Vi anvender fysikens love og bruger dem til at forstå jordens atmosfære og klima.
Det mest berømte eksempel på denne tilgang er det banebrydende arbejde for Dr. Shuro Manabe, der modtog Nobelprisen i 2021 i fysik "for hans pålidelige forudsigelse af global opvarmning." Dets forudsigelser er baseret på fysiske modeller af jordens klima, der spænder fra de enkleste endimensionelle temperaturmodeller til fuldgyldig tredimensionelle modeller. Det studerer klimaets respons på stigende niveauer af kuldioxid i atmosfæren gennem modeller med varierende fysisk kompleksitet og skærme nye signaler fra underliggende fysiske fænomener.
For at forstå flere storme på den sydlige halvkugle har vi indsamlet flere bevislinjer, herunder data fra fysikbaserede klimamodeller. I det første trin studerer vi observationer med hensyn til, hvordan energi distribueres over jorden.
Da jorden er en kugle, modtager dens overflade solstråling ujævnt fra solen. Det meste af energien modtages og absorberes ved ækvator, hvor solens stråler rammer overfladen mere direkte. I modsætning hertil får polakker, der lyser rammer i stejle vinkler, mindre energi.
Tiår med forskning har vist, at styrken af ​​en storm kommer fra denne forskel i energi. I det væsentlige konverterer de den "statiske" energi, der er gemt i denne forskel til "kinetisk" bevægelsesenergi. Denne overgang forekommer gennem en proces kendt som ”baroklinisk ustabilitet”.
Denne opfattelse antyder, at hændelse sollys ikke kan forklare det større antal storme på den sydlige halvkugle, da begge halvkugler får den samme mængde sollys. I stedet antyder vores observationsanalyse, at forskellen i stormintensitet mellem syd og nord kan skyldes to forskellige faktorer.
For det første transport af havenergi, ofte benævnt "transportbåndet." Vand synker nær Nordpolen, flyder langs havbunden, stiger rundt om Antarktis og flyder tilbage nordpå langs ækvator og bærer energi med den. Slutresultatet er overførsel af energi fra Antarktis til Nordpolen. Dette skaber en større energikontrast mellem ækvator og poler på den sydlige halvkugle end på den nordlige halvkugle, hvilket resulterer i mere alvorlige storme på den sydlige halvkugle.
Den anden faktor er de store bjerge i den nordlige halvkugle, som, som Manabes tidligere arbejde antydede, dæmpede storme. Luftstrømme over store bjergkæder skaber faste højder og lavt, der reducerer mængden af ​​energi, der er til rådighed for storme.
Analyse af observerede data alene kan imidlertid ikke bekræfte disse årsager, fordi for mange faktorer fungerer og interagerer samtidig. Vi kan heller ikke udelukke individuelle årsager til at teste deres betydning.
For at gøre dette er vi nødt til at bruge klimamodeller til at studere, hvordan storme ændrer sig, når forskellige faktorer fjernes.
Da vi udglattede jordens bjerge i simuleringen, blev forskellen i stormintensitet mellem halvkuglerne halveret. Da vi fjernede havets transportbånd, var den anden halvdel af stormforskellen væk. Således afslører vi for første gang en konkret forklaring på storme på den sydlige halvkugle.
Da storme er forbundet med alvorlige sociale påvirkninger, såsom ekstreme vinde, temperaturer og nedbør, er det vigtige spørgsmål, vi skal besvare, om fremtidige storme vil være stærkere eller svagere.
Modtag kuraterede resuméer af alle nøgleartikler og papirer fra Carbon Brief via e -mail. Find ud af mere om vores nyhedsbrev her.
Modtag kuraterede resuméer af alle nøgleartikler og papirer fra Carbon Brief via e -mail. Find ud af mere om vores nyhedsbrev her.
Et vigtigt værktøj til at forberede samfund til at tackle virkningerne af klimaændringer er levering af prognoser baseret på klimamodeller. En ny undersøgelse antyder, at den gennemsnitlige storme på den sydlige halvkugle vil blive mere intense mod slutningen af ​​århundrede.
Tværtimod forventes ændringer i den gennemsnitlige årlige intensitet af storme på den nordlige halvkugle at være moderat. Dette skyldes delvis konkurrerende sæsonbestemte effekter mellem opvarmning i troperne, hvilket gør storme stærkere og hurtig opvarmning i Arktis, hvilket gør dem svagere.
Imidlertid ændrer klimaet her og nu. Når vi ser på ændringer i de sidste par årtier, finder vi, at gennemsnitlige storme er blevet mere intense i løbet af året på den sydlige halvkugle, mens ændringer på den nordlige halvkugle har været ubetydelige, i overensstemmelse med forudsigelser af klimamodel i samme periode.
Selvom modellerne undervurderer signalet, indikerer de ændringer, der forekommer af de samme fysiske årsager. Det vil sige, ændringer i havet øger stormene, fordi varmere vand bevæger sig mod ækvator og koldere vand bringes til overfladen omkring Antarktis for at erstatte det, hvilket resulterer i en stærkere kontrast mellem ækvator og poler.
På den nordlige halvkugle modregnes havændringerne af tabet af havis og sne, hvilket får Arktis til at absorbere mere sollys og svække kontrasten mellem ækvator og poler.
Indsatsen ved at få det rigtige svar er høje. Det vil være vigtigt for fremtidig arbejde at bestemme, hvorfor modellerne undervurderer det observerede signal, men det vil være lige så vigtigt at få det rigtige svar af de rigtige fysiske grunde.
Xiao, T. et al. (2022) Storme på den sydlige halvkugle på grund af landformer og havcirkulation, Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
Modtag kuraterede resuméer af alle nøgleartikler og papirer fra Carbon Brief via e -mail. Find ud af mere om vores nyhedsbrev her.
Modtag kuraterede resuméer af alle nøgleartikler og papirer fra Carbon Brief via e -mail. Find ud af mere om vores nyhedsbrev her.
Udgivet under CC -licens. Du kan gengive det ikke-tilpassede materiale i sin helhed til ikke-kommerciel brug med et link til carbon brief og et link til artiklen. Kontakt os til kommerciel brug.