Professor Tiffany Shaw, professor, Institut for Geovidenskab, University of Chicago
Den sydlige halvkugle er et meget turbulent sted. Vinde på forskellige breddegrader er blevet beskrevet som "brølende fyrre grader", "rasende halvtreds grader" og "skrigende tres grader". Bølger når hele 24 meter.
Som vi alle ved, kan intet på den nordlige halvkugle matche de voldsomme storme, vind og bølger på den sydlige halvkugle. Hvorfor?
I et nyt studie offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences afdækker mine kolleger og jeg, hvorfor storme er mere almindelige på den sydlige halvkugle end på den nordlige.
Ved at kombinere adskillige beviser fra observationer, teori og klimamodeller peger vores resultater på den grundlæggende rolle, som globale oceaniske "transportbånd" og store bjerge på den nordlige halvkugle spiller.
Vi viser også, at storme på den sydlige halvkugle med tiden blev mere intense, mens storme på den nordlige halvkugle ikke blev det. Dette stemmer overens med klimamodeller for global opvarmning.
Disse ændringer er vigtige, fordi vi ved, at kraftigere storme kan føre til mere alvorlige konsekvenser såsom ekstreme vinde, temperaturer og nedbør.
I lang tid blev de fleste observationer af vejret på Jorden foretaget fra land. Dette gav forskerne et klart billede af stormen på den nordlige halvkugle. Men på den sydlige halvkugle, som dækker omkring 20 procent af landjorden, fik vi ikke et klart billede af storme, før satellitobservationer blev tilgængelige i slutningen af ​​1970'erne.
Fra årtiers observationer siden begyndelsen af ​​satellitæraen 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, som viser den observerede gennemsnitlige årlige stormintensitet for den sydlige halvkugle (øverst), den nordlige halvkugle (i midten) og forskellen mellem dem (nederst) fra 1980 til 2018. (Bemærk, at Sydpolen er øverst i sammenligningen mellem det 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 med orange) på den Nordlige Halvkugle. Differenskortet viser, at storme er kraftigere 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.
Det synes at være en vanskelig opgave at finde ud af årsagerne. Hvordan forstår man et så komplekst system, der strækker sig over tusinder af kilometer som atmosfæren? Vi kan ikke putte Jorden i en krukke og studere den. Men det er præcis, hvad forskere, der studerer klimafysik, gør. Vi anvender fysikkens love og bruger dem til at forstå Jordens atmosfære og klima.
Det mest berømte eksempel på denne tilgang er Dr. Shuro Manabes banebrydende arbejde, der modtog Nobelprisen i fysik i 2021 "for sin pålidelige forudsigelse af global opvarmning". Dens forudsigelser er baseret på fysiske modeller af Jordens klima, lige fra de enkleste endimensionelle temperaturmodeller til fuldgyldige tredimensionelle modeller. Den studerer klimaets reaktion på stigende niveauer af kuldioxid i atmosfæren gennem modeller af varierende fysisk kompleksitet og overvåger nye signaler fra underliggende fysiske fænomener.
For at forstå mere om storme på den sydlige halvkugle har vi indsamlet adskillige beviser, herunder data fra fysikbaserede klimamodeller. I første trin studerer vi observationer med hensyn til, hvordan energi er fordelt 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 modtager poler, der rammes af lys i stejle vinkler, mindre energi.
Årtiers forskning har vist, at en storms styrke kommer fra denne forskel i energi. De omdanner i bund og grund den "statiske" energi, der er lagret i denne forskel, til "kinetisk" bevægelsesenergi. Denne overgang sker gennem en proces kendt som "baroklinisk ustabilitet".
Denne opfattelse antyder, at indfaldende sollys ikke kan forklare det større antal storme på den sydlige halvkugle, da begge halvkugler modtager 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 transporten af ​​havenergi, ofte omtalt som "transportbåndet". Vand synker nær Nordpolen, strømmer langs havbunden, stiger omkring Antarktis og strømmer tilbage nordpå langs ækvator og bærer energi med sig. Slutresultatet er overførsel af energi fra Antarktis til Nordpolen. Dette skaber en større energikontrast mellem ækvator og polerne på den sydlige halvkugle end på den nordlige halvkugle, hvilket resulterer i mere voldsomme storme på den sydlige halvkugle.
Den anden faktor er de store bjerge på den nordlige halvkugle, som, som Manabes tidligere arbejde antydede, dæmper storme. Luftstrømme over store bjergkæder skaber faste højder og lavpunkter, der reducerer mængden af ​​energi, der er tilgængelig for storme.
Analyse af observerede data alene kan dog ikke bekræfte disse årsager, fordi for mange faktorer opererer og interagerer samtidigt. Vi kan heller ikke udelukke individuelle årsager for at teste deres betydning.
For at gøre dette skal vi bruge klimamodeller til at studere, hvordan storme ændrer sig, når forskellige faktorer fjernes.
Da vi udjævnede jordens bjerge i simuleringen, blev forskellen i stormintensitet mellem halvkuglerne halveret. Da vi fjernede havets transportbånd, forsvandt den anden halvdel af stormforskellen. Dermed afdækker vi for første gang en konkret forklaring på storme på den sydlige halvkugle.
Da storme er forbundet med alvorlige sociale konsekvenser såsom ekstrem vind, temperaturer og nedbør, er det vigtige spørgsmål, vi må besvare, om fremtidige storme vil være stærkere eller svagere.
Modtag kuraterede resuméer af alle vigtige artikler og artikler fra Carbon Brief via e-mail. Få mere at vide om vores nyhedsbrev her.
Modtag kuraterede resuméer af alle vigtige artikler og artikler fra Carbon Brief via e-mail. Få mere at vide om vores nyhedsbrev her.
Et centralt redskab i at forberede samfund på at håndtere virkningerne af klimaforandringer er udarbejdelsen af ​​prognoser baseret på klimamodeller. En ny undersøgelse tyder på, at gennemsnitlige storme på den sydlige halvkugle vil blive mere intense mod slutningen af ​​århundredet.
Tværtimod forventes ændringerne i den gennemsnitlige årlige intensitet af storme på den nordlige halvkugle at være moderate. Dette skyldes delvist konkurrerende sæsonbestemte effekter mellem opvarmning i troperne, hvilket gør stormene stærkere, og hurtig opvarmning i Arktis, hvilket gør dem svagere.
Klimaet her og nu er dog under forandring. Når vi ser på ændringerne i løbet af de seneste årtier, finder vi, at gennemsnitlige storme er blevet mere intense i løbet af året på den sydlige halvkugle, mens ændringerne på den nordlige halvkugle har været ubetydelige, hvilket stemmer overens med klimamodellernes forudsigelser i samme periode.
Selvom modellerne undervurderer signalet, indikerer de ændringer, der sker af de samme fysiske årsager. Det vil sige, at ændringer i havet øger storme, fordi varmere vand bevæger sig mod ækvator, og koldere vand bringes op til overfladen omkring Antarktis for at erstatte det, hvilket resulterer i en stærkere kontrast mellem ækvator og polerne.
På den nordlige halvkugle opvejes ændringer i havene af tabet af havis og sne, hvilket får Arktis til at absorbere mere sollys og svækker kontrasten mellem ækvator og polerne.
Der er stor risiko for at finde det rigtige svar. Det vil være vigtigt for fremtidigt arbejde at finde ud af, hvorfor modellerne undervurderer det observerede signal, men det vil være lige så vigtigt at finde det rigtige svar af de rigtige fysiske årsager.
Xiao, T. et al. (2022) Storme på den sydlige halvkugle på grund af landformer og havcirkulation, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Modtag kuraterede resuméer af alle vigtige artikler og artikler fra Carbon Brief via e-mail. Få mere at vide om vores nyhedsbrev her.
Modtag kuraterede resuméer af alle vigtige artikler og artikler fra Carbon Brief via e-mail. Få mere at vide om vores nyhedsbrev her.
Udgivet under CC-licens. Du må gengive det ubearbejdede materiale i sin helhed til ikke-kommerciel brug med et link til Carbon Brief og et link til artiklen. Kontakt os venligst for kommerciel brug.