Прафесар Ціфані Шоу, прафесар Дэпартамента навук аб Зямлі Чыкагскага ўніверсітэта
Паўднёвае паўшар'е - вельмі неспакойнае месца.Вятры на розных шыротах апісваюцца як «равучыя сорак градусаў», «лютыя пяцьдзесят градусаў» і «вісклівыя шэсцьдзесят градусаў».Хвалі дасягаюць каласальных 78 футаў (24 метры).
Як мы ўсе ведаем, нішто ў паўночным паўшар'і не можа параўнацца з моцнымі штормамі, ветрам і хвалямі ў паўднёвым паўшар'і.чаму?
У новым даследаванні, апублікаваным у Proceedings of the National Academy of Sciences, я і мае калегі высветлілі, чаму штормы больш распаўсюджаныя ў паўднёвым паўшар'і, чым у паўночным.
Аб'ядноўваючы некалькі ліній доказаў з назіранняў, тэорыі і кліматычных мадэляў, нашы вынікі паказваюць на фундаментальную ролю глабальных акіянічных "канвеераў" і вялікіх гор у паўночным паўшар'і.
Мы таксама паказваем, што з цягам часу штормы ў паўднёвым паўшар'і станавіліся больш інтэнсіўнымі, а штормы ў паўночным - не.Гэта ўзгадняецца з мадэляваннем кліматычнай мадэлі глабальнага пацяплення.
Гэтыя змены важныя, таму што мы ведаем, што больш моцныя штормы могуць прывесці да больш сур'ёзных уздзеянняў, такіх як экстрэмальны вецер, тэмпература і ападкі.
Доўгі час большасць назіранняў за надвор'ем на Зямлі вялася з сушы.Гэта дало навукоўцам дакладнае ўяўленне пра шторм у паўночным паўшар'і.Аднак у паўднёвым паўшар'і, якое займае каля 20 працэнтаў сушы, мы не атрымалі дакладнай карціны штормаў, пакуль у канцы 1970-х не сталі даступныя спадарожнікавыя назіранні.
З дзесяцігоддзяў назіранняў з пачатку эры спадарожнікаў мы ведаем, што штормы ў паўднёвым паўшар'і прыкладна на 24 працэнты мацнейшыя за штормы ў паўночным.
Гэта паказана на карце ніжэй, якая паказвае назіраную сярэднегадавую інтэнсіўнасць шторму для Паўднёвага паўшар'я (уверсе), Паўночнага паўшар'я (у цэнтры) і розніцу паміж імі (унізе) з 1980 па 2018 год. (Звярніце ўвагу, што Паўднёвы полюс знаходзіцца ў верхняя частка параўнання паміж першай і апошняй картамі.)
Карта паказвае стабільна высокую інтэнсіўнасць штормаў у Паўднёвым акіяне ў паўднёвым паўшар'і і іх канцэнтрацыю ў Ціхім і Атлантычным акіянах (заштрихованные аранжавым) у паўночным паўшар'і.Карта адрозненняў паказвае, што на большасці шырот штормы мацнейшыя ў паўднёвым паўшар'і, чым у паўночным (аранжавае зацяненне).
Хоць існуе мноства розных тэорый, ніхто не прапануе дакладнага тлумачэння розніцы ў штормах паміж двума паўшар'ямі.
Высветліць прычыны здаецца няпростай задачай.Як зразумець такую ​​складаную сістэму, якая ахоплівае тысячы кіламетраў, як атмасфера?Мы не можам змясціць Зямлю ў слоік і вывучаць яе.Аднак менавіта гэтым займаюцца навукоўцы, якія вывучаюць фізіку клімату.Мы прымяняем законы фізікі і выкарыстоўваем іх, каб зразумець атмасферу і клімат Зямлі.
Самым вядомым прыкладам гэтага падыходу з'яўляецца піянерская праца доктара Шуро Манабэ, які атрымаў Нобелеўскую прэмію па фізіцы ў 2021 годзе «за надзейнае прадказанне глабальнага пацяплення».Яго прагнозы грунтуюцца на фізічных мадэлях клімату Зямлі, пачынаючы ад найпростых аднамерных мадэляў тэмпературы і заканчваючы паўнавартаснымі трохмернымі мадэлямі.Ён вывучае рэакцыю клімату на павышэнне ўзроўню вуглякіслага газу ў атмасферы з дапамогай мадэляў рознай фізічнай складанасці і кантралюе ўзнікаючыя сігналы ад асноўных фізічных з'яў.
Каб зразумець больш штормаў у паўднёвым паўшар'і, мы сабралі некалькі радкоў доказаў, у тым ліку даныя кліматычных мадэляў, заснаваных на фізіцы.На першым этапе мы вывучаем назіранні за тым, як энергія размяркоўваецца па Зямлі.
Паколькі Зямля ўяўляе сабой шар, яе паверхня атрымлівае сонечнае выпраменьванне ад Сонца нераўнамерна.Большая частка энергіі прымаецца і паглынаецца на экватары, дзе сонечныя прамяні больш непасрэдна трапляюць на паверхню.Наадварот, слупы, на якія святло трапляе пад стромкімі вугламі, атрымліваюць менш энергіі.
Дзесяцігоддзі даследаванняў паказалі, што сіла шторму абумоўлена розніцай у энергіі.Па сутнасці, яны пераўтвараюць «статычную» энергію, назапашаную ў гэтай розніцы, у «кінэтычную» энергію руху.Гэты пераход адбываецца праз працэс, вядомы як «бараклінічная нестабільнасць».
Гэта меркаванне сведчыць аб тым, што падаючае сонечнае святло не можа растлумачыць вялікую колькасць штормаў у паўднёвым паўшар'і, паколькі абодва паўшар'я атрымліваюць аднолькавую колькасць сонечнага святла.Замест гэтага наш аналіз назіранняў паказвае, што розніца ў інтэнсіўнасці шторму паміж поўднем і поўначчу можа быць звязана з двума рознымі фактарамі.
Па-першае, транспарціроўка энергіі акіяна, якую часта называюць «канвеернай стужкай».Вада апускаецца каля Паўночнага полюса, цячэ па дне акіяна, падымаецца вакол Антарктыды і цячэ назад на поўнач уздоўж экватара, несучы з сабой энергію.Канчатковы вынік - перанос энергіі ад Антарктыды да Паўночнага полюса.Гэта стварае большы энергетычны кантраст паміж экватарам і полюсамі ў паўднёвым паўшар'і, чым у паўночным, што прыводзіць да больш моцных штормаў у паўднёвым паўшар'і.
Другім фактарам з'яўляюцца вялікія горы ў паўночным паўшар'і, якія, як было сказана ў ранейшай працы Манабэ, змякчаюць штормы.Паветраныя плыні над вялікімі горнымі хрыбтамі ствараюць фіксаваныя максімумы і мінімумы, якія памяншаюць колькасць энергіі, даступнай для штормаў.
Аднак толькі аналіз дадзеных назіранняў не можа пацвердзіць гэтыя прычыны, таму што занадта шмат фактараў дзейнічае і ўзаемадзейнічае адначасова.Акрамя таго, мы не можам выключыць асобныя прычыны, каб праверыць іх значнасць.
Для гэтага нам трэба выкарыстоўваць кліматычныя мадэлі, каб вывучыць, як мяняюцца штормы, калі розныя фактары выдаляюцца.
Калі мы згладзілі зямныя горы падчас мадэлявання, розніца ў інтэнсіўнасці шторму паміж паўшар'ямі скарацілася ўдвая.Калі мы знялі канвеер акіяна, другая палова розніцы ў штормах знікла.Такім чынам, мы ўпершыню раскрылі канкрэтнае тлумачэнне штормаў у паўднёвым паўшар'і.
Паколькі штормы звязаны з сур'ёзнымі сацыяльнымі наступствамі, такімі як экстрэмальныя ветры, тэмпература і ападкі, важнае пытанне, на якое мы павінны адказаць, - ці будуць будучыя штормы мацнейшымі або слабейшымі.
Атрымлівайце падабраныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў ад Carbon Brief па электроннай пошце.Даведайцеся больш пра нашу рассылку тут.
Атрымлівайце падабраныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў ад Carbon Brief па электроннай пошце.Даведайцеся больш пра нашу рассылку тут.
Ключавым інструментам у падрыхтоўцы грамадства да барацьбы з наступствамі змены клімату з'яўляецца прадастаўленне прагнозаў на аснове кліматычных мадэляў.Новае даследаванне паказвае, што сярэднія штормы ў паўднёвым паўшар'і стануць больш інтэнсіўнымі да канца стагоддзя.
Наадварот, змены сярэднегадавой інтэнсіўнасці штормаў у паўночным паўшар'і прагназуюцца ўмеранымі.Часткова гэта звязана з канкуруючымі сезоннымі эфектамі паміж пацяпленнем у тропіках, якое робіць штормы мацнейшымі, і хуткім пацяпленнем у Арктыцы, якое робіць іх слабейшымі.
Аднак клімат тут і цяпер мяняецца.Калі мы паглядзім на змены за апошнія некалькі дзесяцігоддзяў, мы выявім, што сярэднія штормы 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 штормы, таму што больш цёплая вада рухаецца да экватара, а больш халодная вада выносіцца на паверхню вакол Антарктыды, каб замяніць яе, што прыводзіць да больш моцнага кантрасту паміж экватарам і полюсамі.
У паўночным паўшар'і змены акіяна кампенсуюцца стратай марскога лёду і снегу, у выніку чаго Арктыка паглынае больш сонечнага святла і аслабляе кантраст паміж экватарам і полюсамі.
Стаўкі ў атрыманні правільнага адказу высокія.Для будучай працы будзе важна вызначыць, чаму мадэлі недаацэньваюць назіраны сігнал, але не менш важна будзе атрымаць правільны адказ па правільных фізічных прычынах.
Сяо, Т. і інш.(2022) Штармы ў паўднёвым паўшар'і з-за форм рэльефу і цыркуляцыі акіяна, Працы Нацыянальнай акадэміі навук Злучаных Штатаў Амерыкі, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Атрымлівайце падабраныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў ад Carbon Brief па электроннай пошце.Даведайцеся больш пра нашу рассылку тут.
Атрымлівайце падабраныя рэзюмэ ўсіх ключавых артыкулаў і дакументаў ад Carbon Brief па электроннай пошце.Даведайцеся больш пра нашу рассылку тут.
Апублікавана па ліцэнзіі CC.Вы можаце прайграць неадаптаваны матэрыял цалкам для некамерцыйнага выкарыстання са спасылкай на Carbon Brief і спасылкай на артыкул.Калі ласка, звяжыцеся з намі для камерцыйнага выкарыстання.