Прафесар Ціфані Шоў, прафесар кафедры геалагічных навук, Чыкагскага універсітэта
Паўднёвае паўшар'е - вельмі бурнае месца. Ветры ў розных шыротах былі апісаны як "роў сорак градусаў", "раз'юшаныя пяцьдзесят градусаў" і "крычаць шэсцьдзесят градусаў". Хвалі дасягаюць вялікіх 78 футаў (24 метры).
Як мы ўсе ведаем, нішто ў Паўночным паўшар'і не можа адпавядаць моцным бурам, ветрам і хвалямі ў паўднёвым паўшар'і. Чаму?
У новым даследаванні, апублікаваным у матэрыялах Нацыянальнай акадэміі навук, мы з калегамі раскрываем, чаму ў Паўднёвым паўшар'і сустракаюцца штормы, чым у паўночным.
Спалучаючы некалькі доказаў з назіранняў, тэорыі і кліматычных мадэляў, нашы вынікі паказваюць на асноўную ролю глабальных акіянічных "канвеерных паясоў" і вялікіх гор у Паўночным паўшар'і.
Мы таксама паказваем, што з цягам часу навальніцы ў паўднёвым паўшар'і сталі больш інтэнсіўнымі, у той час як тыя, хто знаходзіцца ў Паўночным паўшар'і, гэтага не рабіла. Гэта адпавядае мадэляванню кліматычнай мадэлі глабальнага пацяплення.
Гэтыя змены маюць значэнне, таму што мы ведаем, што больш моцныя навальніцы могуць прывесці да больш сур'ёзных наступстваў, такіх як экстрэмальны вецер, тэмпература і ападкі.
Доўгі час большасць назіранняў пра надвор'е на зямлі былі зроблены з сушы. Гэта дало навукоўцам дакладную карціну навальніцы ў Паўночным паўшар'і. Аднак у паўднёвым паўшар'і, якое ахоплівае каля 20 адсоткаў зямлі, мы не атрымалі дакладнай карціны штормаў, пакуль у канцы 1970 -х гадоў не сталі даступныя спадарожнікавыя назіранні.
З дзесяцігоддзяў назірання з самага пачатку спадарожнікавай эпохі мы ведаем, што навальніцы ў паўднёвым паўшар'і прыблізна на 24 працэнты мацней, чым у паўночным паўшар'і.
Гэта паказана на карце ніжэй, на якой паказана назіраная сярэднегодная інтэнсіўнасць навальніцы для паўднёвага паўшар'я (уверсе), Паўночнае паўшар'е (у цэнтры) і розніцу паміж імі (знізу) з 1980 па 2018 год.
На карце паказана пастаянна высокая інтэнсіўнасць штормаў у Паўднёвым акіяне ў паўднёвым паўшар'і і іх канцэнтрацыя ў Ціхім акіяне і Атлантычным акіяне (зацененым у аранжавым) у Паўночным паўшар'і. Карта розніцы паказвае, што ў паўднёвым паўшар'і навальніцы мацнейшыя, чым у паўночным паўшар'і (аранжавае зацяненне) у большасці шырот.
Хоць існуе мноства розных тэорый, ніхто не прапануе канчатковага тлумачэння розніцы ў навальніцах паміж двума паўшар'ямі.
Высвятленне прычын з'яўляецца складанай задачай. Як зразумець такую ​​складаную сістэму, якая ахоплівае тысячы кіламетраў, як атмасфера? Мы не можам пакласці зямлю ў слоік і вывучыць яе. Аднак гэта менавіта тое, што робяць навукоўцы, якія вывучаюць фізіку клімату. Мы ўжываем законы фізікі і выкарыстоўваем іх, каб зразумець атмасферу і клімат Зямлі.
Самым вядомым прыкладам такога падыходу з'яўляецца піянерская праца доктара Шуро Манабе, які атрымаў Нобелеўскую прэмію па фізіцы 2021 года "за надзейнае прагназаванне глабальнага пацяплення". Яго прагнозы заснаваны на фізічных мадэлях клімату Зямлі, пачынаючы ад самых простых аднамерных тэмпературных мадэляў да паўнавартасных трохмерных мадэляў. Ён вывучае рэакцыю клімату на павышэнне ўзроўню вуглякіслага газу ў атмасферы праз мадэлі рознай фізічнай складанасці і адсочвае новыя сігналы з асноўных фізічных з'яў.
Каб зразумець больш штормаў у Паўднёвым паўшар'і, мы сабралі некалькі доказаў, у тым ліку дадзеныя кліматычных мадэляў на аснове фізікі. На першым этапе мы вывучаем назіранні з пункту гледжання таго, як энергія распаўсюджваецца па ўсёй зямлі.
Паколькі зямля - ​​гэта сфера, яго паверхня атрымлівае сонечнае выпраменьванне нераўнамерна ад Сонца. Большая частка энергіі прымаецца і паглынаецца на экватары, дзе прамяні Сонца больш непасрэдна трапляюць на паверхню. У адрозненне ад гэтага, слупы, якія лёгкія трапляюць пад стромкімі кутамі, атрымліваюць менш энергіі.
Дзесяцігоддзі даследаванняў паказалі, што сіла навальніцы зыходзіць з гэтай розніцы ў энергіі. Па сутнасці, яны пераўтвараюць "статычную" энергію, якая захоўваецца ў гэтай розніцы ў "кінетычную" энергію руху. Гэты пераход адбываецца праз працэс, вядомы як "бароклінічная нестабільнасць".
Гэта меркаванне дазваляе выказаць здагадку, што інцыдэнтнае сонечнае святло не можа растлумачыць вялікую колькасць навальніц у паўднёвым паўшар'і, бо абодва паўшар'я атрымліваюць аднолькавую колькасць сонечнага святла. Замест гэтага, наш назіральны аналіз дазваляе выказаць здагадку, што розніца ў інтэнсіўнасці навальніцы паміж поўднім і Поўначы можа быць звязана з двума рознымі фактарамі.
Па -першае, транспарціроўка акіянічнай энергіі, які часта называюць "канвеерным поясам". Вада апускаецца каля Паўночнага полюса, цячэ ўздоўж акіянскага дна, падымаецца вакол Антарктыды і цячэ на поўнач па экватары, нясе з сабой энергію. Канчатковым вынікам з'яўляецца перадача энергіі з Антарктыды на Паўночны полюс. Гэта стварае большы энергетычны кантраст паміж экватарам і слупамі ў Паўднёвым паўшар'і, чым у Паўночным паўшар'і, што прыводзіць да больш сур'ёзных навальніц у паўднёвым паўшар'і.
Другі фактар ​​- гэта вялікія горы ў Паўночным паўшар'і, у якім, як выказалася ранейшая праца Манабе, прыглушаныя буры. Паветраныя патокі над вялікімі горным дыяпазонам ствараюць нерухомыя максімумы і мінімумы, якія памяншаюць колькасць энергіі, даступнай для навальніц.
Аднак аналіз назіраных дадзеных толькі не можа пацвердзіць гэтыя прычыны, таму што занадта шмат фактараў дзейнічае і ўзаемадзейнічае адначасова. Акрамя таго, мы не можам выключыць індывідуальныя прычыны, каб праверыць іх значэнне.
Для гэтага нам трэба выкарыстоўваць кліматычныя мадэлі, каб вывучыць, як мяняюцца навальніцы пры выдаленні розных фактараў.
Калі мы разгладзілі горы Зямлі ў мадэляванні, розніца ў інтэнсіўнасці навальніцы паміж паўшар'ямі скарацілася ўдвая. Калі мы выдалілі канвеер акіяна, другая палова розніцы навальніцы знікла. Такім чынам, упершыню мы раскрываем канкрэтнае тлумачэнне штормаў у паўднёвым паўшар'і.
Паколькі навальніцы звязаны з сур'ёзнымі сацыяльнымі ўздзеяннямі, такімі як экстрэмальны вецер, тэмпература і ападкі, важным пытаннем, на які мы павінны адказаць, з'яўляецца тое, ці будуць будучыя буры мацнейшымі ці слабымі.
Атрымайце куратарныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў з Carbon Sfrict па электроннай пошце. Даведайцеся больш пра наш бюлетэнь тут.
Атрымайце куратарныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў з Carbon Sfrict па электроннай пошце. Даведайцеся больш пра наш бюлетэнь тут.
Ключавым інструментам падрыхтоўкі грамадстваў, каб справіцца з наступствамі змянення клімату, з'яўляецца прадастаўленне прагнозаў на аснове кліматычных мадэляў. Новае даследаванне дазваляе выказаць здагадку, што сярэднія буры паўднёвага паўшар'я стануць больш інтэнсіўнымі ў канцы стагоддзя.
Наадварот, змены сярэдняй гадавой інтэнсіўнасці штормаў у Паўночным паўшар'і прагназуюцца ўмераныя. Збольшага гэта звязана з канкуруючымі сезоннымі эфектамі паміж пацяпленнем у тропіках, што робіць навальніцы мацнейшымі і хуткім пацяпленнем у Арктыцы, што робіць іх слабейшымі.
Аднак клімат тут і зараз мяняецца. Калі мы паглядзім на змены за апошнія некалькі дзесяцігоддзяў, мы выяўляем, што сярэднія навальніцы сталі больш інтэнсіўнымі на працягу года ў паўднёвым паўшар'і, у той час як змены ў Паўночным паўшар'і былі нязначнымі, што адпавядае прагнозам кліматычнай мадэлі за той жа перыяд.
Хоць мадэлі недаацэньваюць сігнал, яны паказваюць на змены, якія адбываюцца па тых жа фізічных прычынах. Гэта значыць, змены ў акіяне павялічваюць навальніцы, паколькі цёплая вада рухаецца да экватара, а халодная вада выходзіць на паверхню вакол Антарктыды, каб замяніць яе, што прыводзіць да больш моцнага кантрасту паміж экватарамі і слупамі.
У паўночным паўшар'і змены акіяна кампенсуюцца стратай марскога лёду і снегу, у выніку чаго Арктыка паглынае больш сонечнага святла і паслабленне кантрасту паміж экватарамі і слупамі.
Стаўкі атрымання правільнага адказу высокія. Для будучай працы будзе важна вызначыць, чаму мадэлі недаацэньваюць назіраны сігнал, але будзе аднолькава важна атрымаць правільны адказ па правільных фізічных прычынах.
Сяо, Т. і інш. .
Атрымайце куратарныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў з Carbon Sfrict па электроннай пошце. Даведайцеся больш пра наш бюлетэнь тут.
Атрымайце куратарныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў з Carbon Sfrict па электроннай пошце. Даведайцеся больш пра наш бюлетэнь тут.
Апублікавана пад ліцэнзіяй CC. Вы можаце прайграць неадаптаваны матэрыял у поўным аб'ёме для некамерцыйнага выкарыстання са спасылкай на вугляродны кароткі і спасылку на артыкул. Калі ласка, звяжыцеся з намі для камерцыйнага выкарыстання.