Professor Tiffany Shaw, professor, Institut for Geovidenskab, University of Chicago
Den sydlige halvkugle er et meget turbulent sted.Vind på forskellige breddegrader er blevet beskrevet som "brølende fyrre grader", "hidsige halvtreds grader" og "skrigende tres grader".Bølger når hele 78 fod (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 en ny undersøgelse offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences afslører mine kolleger og jeg, hvorfor storme er mere almindelige på den sydlige halvkugle end på den nordlige.
Ved at kombinere adskillige bevislinjer fra observationer, teorier og klimamodeller peger vores resultater på den grundlæggende rolle af globale oceaniske "transportbånd" og store bjerge på den nordlige halvkugle.
Vi viser også, at stormene på den sydlige halvkugle med tiden blev mere intense, mens stormene på den nordlige halvkugle ikke gjorde det.Dette er i overensstemmelse med klimamodeller for global opvarmning.
Disse ændringer betyder noget, fordi vi ved, at stærkere storme kan føre til mere alvorlige påvirkninger såsom ekstrem vind, temperaturer og nedbør.
I lang tid blev de fleste observationer af vejret på Jorden lavet 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 landet, fik vi ikke et klart billede af storme, før satellitobservationer blev tilgængelige i slutningen af ​​1970'erne.
Fra årtiers observation siden begyndelsen af ​​satellit-æraen ved vi, at storme på den sydlige halvkugle er omkring 24 procent stærkere end storme på den nordlige halvkugle.
Dette er vist på kortet nedenfor, som viser den observerede gennemsnitlige årlige stormintensitet for den sydlige halvkugle (øverst), nordlige halvkugle (i midten) og forskellen mellem dem (nederst) fra 1980 til 2018. (Bemærk at Sydpolen er kl. toppen af ​​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 (orangefarvet) på den nordlige halvkugle.Forskelskortet 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, giver ingen en endelig forklaring på forskellen i storme mellem de to halvkugler.
At finde ud af årsagerne synes at være en vanskelig opgave.Hvordan forstår man et så komplekst system, der spænder over tusindvis af kilometer som atmosfæren?Vi kan ikke putte Jorden i en krukke og studere den.Det er dog netop, hvad forskere, der studerer klimaets fysik, 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, som 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 flere storme på den sydlige halvkugle har vi indsamlet flere beviser, herunder data fra fysikbaserede klimamodeller.I det første trin studerer vi observationer i forhold 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, som lys rammer i stejle vinkler, mindre energi.
Årtiers forskning har vist, at styrken af ​​en storm kommer fra denne forskel i energi.I det væsentlige omdanner de 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 tyder vores observationsanalyse på, 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 mod nord 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 alvorlige 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 op- og nedture, der reducerer mængden af ​​energi til rådighed for storme.
Imidlertid kan analyse af observerede data alene ikke bekræfte disse årsager, fordi for mange faktorer virker 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, var den anden halvdel af stormforskellen væk.Dermed afdækker vi for første gang en konkret forklaring på storme på den sydlige halvkugle.
Da storme er forbundet med alvorlige sociale påvirkninger såsom ekstrem vind, temperaturer og nedbør, er det vigtige spørgsmål, vi skal besvare, om fremtidige storme vil være stærkere eller svagere.
Modtag kuraterede resuméer af alle vigtige artikler og papirer fra Carbon Brief via e-mail.Læs mere om vores nyhedsbrev her.
Modtag kuraterede resuméer af alle vigtige artikler og papirer fra Carbon Brief via e-mail.Læs mere om vores nyhedsbrev her.
Et centralt værktøj til at forberede samfund på at klare virkningerne af klimaændringer er at levere 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 ændringer i den gennemsnitlige årlige intensitet af storme på den nordlige halvkugle at være moderate.Det skyldes blandt andet konkurrerende årstidseffekter mellem opvarmning i troperne, som gør storme stærkere, og hurtig opvarmning i Arktis, som gør dem svagere.
Klimaet her og nu er dog under forandring.Når vi ser på ændringer i løbet af de seneste årtier, finder vi ud af, 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 er i overensstemmelse med klimamodellens 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 til overfladen omkring Antarktis for at erstatte det, hvilket resulterer i en stærkere kontrast mellem ækvator og polerne.
På den nordlige halvkugle opvejes havændringer af tab af havis og sne, hvilket får Arktis til at absorbere mere sollys og svækker kontrasten mellem ækvator og polerne.
Indsatsen for at få det rigtige svar er høj.Det vil være vigtigt for det fremtidige arbejde at afgøre, hvorfor modellerne undervurderer det observerede signal, men det vil være lige så vigtigt at få 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 papirer fra Carbon Brief via e-mail.Læs mere om vores nyhedsbrev her.
Modtag kuraterede resuméer af alle vigtige artikler og papirer fra Carbon Brief via e-mail.Læs mere om vores nyhedsbrev her.
Udgivet under CC-licens.Du må reproducere det utilpassede 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.