Prófessor Tiffany Shaw, prófessor, jarðfræðideild, háskólinn í Chicago
Suðurhveli jarðar er mjög ólgandi staður. Vindum á ýmsum breiddargráðum hefur verið lýst sem „öskrandi fjörutíu gráður“, „trylltur fimmtíu gráður“ og „öskra sextíu gráður“. Bylgjur ná 78 fet (24 metra).
Eins og við öll vitum, getur ekkert á norðurhveli jarðar samsvarað alvarlegum óveðrum, vindi og öldum á suðurhveli jarðar. Af hverju?
Í nýrri rannsókn sem birt var í Proceedings of the National Academy of Sciences, afhjúpum ég og samstarfsmenn mínir hvers vegna stormar eru algengari á suðurhveli jarðar en í norðurhluta.
Með því að sameina nokkrar línur af sönnunargögnum frá athugunum, kenningum og loftslagslíkönum benda niðurstöður okkar til grundvallarhlutverks „færibands“ á heimsvísu og stórum fjöllum á norðurhveli jarðar.
Við sýnum einnig að með tímanum urðu stormar á suðurhveli jarðar háværari en þeir á norðurhveli jarðar gerðu það ekki. Þetta er í samræmi við líkanalíkan af loftslagslíkani af hlýnun jarðar.
Þessar breytingar skipta máli vegna þess að við vitum að sterkari óveður getur leitt til alvarlegri áhrifa eins og mikinn vind, hitastig og úrkomu.
Í langan tíma voru flestar athuganir á veðri á jörðinni gerðar úr landi. Þetta gaf vísindamönnum skýra mynd af óveðrinu á norðurhveli jarðar. Hins vegar, á suðurhveli jarðar, sem nær yfir 20 prósent af landinu, fengum við ekki skýra mynd af óveðrum fyrr en gervihnattar athuganir urðu tiltækar seint á áttunda áratugnum.
Frá áratuga athugun frá upphafi gervihnattatímabilsins vitum við að óveður á suðurhveli jarðar er um 24 prósent sterkari en á norðurhveli jarðar.
Þetta er sýnt á kortinu hér að neðan, sem sýnir meðaltal árlegs stormstyrks fyrir suðurhveli jarðar (efst), norðurhvel jarðar (miðju) og munurinn á milli þeirra (neðst) frá 1980 til 2018. (Athugið að Suðurpólinn er efst í samanburðinum á milli fyrstu og síðustu kortanna.
Kortið sýnir viðvarandi mikinn styrk óveðurs í Suðurhafi á suðurhveli jarðar og styrkur þeirra í Kyrrahafinu og Atlantshafinu (skyggða í appelsínu) á norðurhveli jarðar. Mismunakortið sýnir að óveður er sterkari á suðurhveli jarðar en á norðurhveli jarðar (appelsínugult skygging) á flestum breiddargráðum.
Þrátt fyrir að það séu margar mismunandi kenningar, býður enginn upp á endanlega skýringu á mismun á óveðrum á milli heilahvelanna.
Að komast að ástæðunum virðist vera erfitt verkefni. Hvernig á að skilja svona flókið kerfi sem spannar þúsundir kílómetra sem andrúmsloftsins? Við getum ekki sett jörðina í krukku og rannsakað hana. En þetta er einmitt það sem vísindamenn sem rannsaka eðlisfræði loftslags eru að gera. Við notum lög um eðlisfræði og notum þau til að skilja andrúmsloft jarðar og loftslag.
Frægasta dæmið um þessa nálgun er brautryðjandi verk Dr. Shuro Manabe, sem hlaut 2021 Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði „fyrir áreiðanlega spá sína um hlýnun jarðar.“ Spár hennar eru byggðar á líkamlegum líkönum af loftslagi jarðar, allt frá einfaldustu eins víddarhitamódelum til fullgildra þrívíddarlíkana. Það rannsakar svörun loftslags við hækkandi magn koltvísýrings í andrúmsloftinu með líkönum af mismunandi líkamlegum flækjum og fylgist með nýjum merkjum frá undirliggjandi líkamlegum fyrirbærum.
Til að skilja meiri óveður á suðurhveli jarðar höfum við safnað nokkrum sönnunargögnum, þar á meðal gögnum frá eðlisfræði-byggðum loftslagslíkönum. Í fyrsta skrefi rannsökum við athuganir með tilliti til þess hvernig orku dreifist um jörðina.
Þar sem jörðin er kúla fær yfirborð hennar sólargeislun misjafn frá sólinni. Mest af orkunni er móttekin og niðursokkin í miðbaug, þar sem geislar sólarinnar lenda á yfirborðinu beint. Aftur á móti fá staurar sem ljósið á bröttum sjónarhornum minni orku.
Áratugir rannsókna hafa sýnt að styrkur óveðurs kemur frá þessum mun á orku. Í meginatriðum umbreyta þeir „kyrrstöðu“ orku sem er geymd í þessum mismun í „hreyfiorku“ hreyfingarorku. Þessi umskipti eiga sér stað í gegnum ferli sem kallast „baroclinic óstöðugleiki“.
Þessi skoðun bendir til þess að sólarljós atvik geti ekki skýrt meiri fjölda óveðurs á suðurhveli jarðar þar sem báðir heilahvelirnir fá sama magn af sólarljósi. Þess í stað bendir athugunargreining okkar til þess að mismunur á stormstyrk milli Suður og Norðurs gæti stafað af tveimur mismunandi þáttum.
Í fyrsta lagi flutningur á orku hafsins, oft kallaður „færibandið“. Vatn sökkva nálægt Norðurpólnum, rennur meðfram hafsbotni, rís um Suðurskautslandið og rennur aftur norður meðfram miðbaug og ber orku með það. Lokaniðurstaðan er flutningur orku frá Suðurskautslandinu til Norðurpólsins. Þetta skapar meiri orku andstæða milli miðbaugs og stönganna á suðurhveli jarðar en á norðurhveli jarðar, sem leiðir til alvarlegri óveðurs á suðurhveli jarðar.
Annar þátturinn er stóru fjöllin á norðurhveli jarðar, sem, eins og fyrri verk Manabe bentu til, dempandi óveður. Loftstraumar yfir stórum fjallgöngum skapa fastan hátt og lægð sem dregur úr orku sem er í boði fyrir óveður.
Samt sem áður getur greining á gögnum ein og sér ekki staðfest þessar orsakir, vegna þess að of margir þættir starfa og hafa samskipti samtímis. Við getum ekki útilokað einstök orsakir til að prófa mikilvægi þeirra.
Til að gera þetta þurfum við að nota loftslagslíkön til að kanna hvernig óveður breytist þegar mismunandi þættir eru fjarlægðir.
Þegar við sléttum út fjöll jarðarinnar í uppgerðinni var mismunur á stormstyrk milli hálfkúlanna helmingur. Þegar við fjarlægðum færibelti hafsins var hinn helmingur óveðursmismunarinnar horfinn. Þannig afhjúpum við í fyrsta skipti steypu skýringu á óveðrum á suðurhveli jarðar.
Þar sem óveður er tengdur alvarlegum samfélagslegum áhrifum eins og miklum vindum, hitastigi og úrkomu, er mikilvæga spurningin sem við verðum að svara hvort óveður í framtíðinni verði sterkari eða veikari.
Fáðu samantektir yfirlit yfir allar lykilgreinar og pappíra úr kolefnis stutta með tölvupósti. Lestu meira um fréttabréfið okkar hér.
Fáðu samantektir yfirlit yfir allar lykilgreinar og pappíra úr kolefnis stutta með tölvupósti. Lestu meira um fréttabréfið okkar hér.
Lykilatriði við að undirbúa samfélög til að takast á við áhrif loftslagsbreytinga er að veita spár byggðar á loftslagslíkönum. Ný rannsókn bendir til þess að meðalstormur í suðurhveli jarðar verði háværari undir lok aldarinnar.
Þvert á móti er spáð að breytingar á meðalstyrk óveðurs á norðurhveli jarðar séu í meðallagi. Þetta er að hluta til vegna samkeppni árstíðabundinna áhrifa milli hlýnun í hitabeltinu, sem gerir óveður sterkari, og hratt hlýnun á norðurslóðum, sem gerir þá veikari.
Loftslagið hér og er nú að breytast. Þegar við lítum á breytingar undanfarna áratugi komumst við að því að meðalstormar hafa orðið háværari á árinu á suðurhveli jarðar, meðan breytingar á norðurhveli jarðar hafa verið hverfandi, í samræmi við spár um loftslagslíkan á sama tímabili.
Þrátt fyrir að líkönin vanmeti merkið, benda þau til breytinga sem eiga sér stað af sömu líkamlegu ástæðum. Það er að segja, breytingar á hafinu auka óveður vegna þess að hlýrra vatn færist í átt að miðbaug og kaldara vatn er komið upp á yfirborðið umhverfis Suðurskautslandið til að skipta um það, sem leiðir til sterkari andstæða milli miðbaugs og stönganna.
Á norðurhveli jarðar eru breytingar á hafinu á móti tapi á hafís og snjó, sem veldur því að norðurslóðin gleypir meira sólarljós og veikir andstæða miðbaugs og stönganna.
Hæfileikar þess að fá rétt svar eru miklir. Það verður mikilvægt fyrir framtíðarvinnu að ákvarða hvers vegna líkönin vanmeta merkið sem sést, en það verður jafn mikilvægt að fá rétt svar af réttum líkamlegum ástæðum.
Xiao, T. o.fl. (2022) Stormur á suðurhveli jarðar vegna landforms og dreifingar hafsins, Málsmeðferð National Academy of Sciences of the United States of America, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
Fáðu samantektir yfirlit yfir allar lykilgreinar og pappíra úr kolefnis stutta með tölvupósti. Lestu meira um fréttabréfið okkar hér.
Fáðu samantektir yfirlit yfir allar lykilgreinar og pappíra úr kolefnis stutta með tölvupósti. Lestu meira um fréttabréfið okkar hér.
Birt samkvæmt CC leyfi. Þú getur endurskapað ólagða efnið í heild sinni til notkunar sem ekki er í atvinnuskyni með hlekk á kolefnissporið og tengil á greinina. Vinsamlegast hafðu samband við okkur til notkunar í atvinnuskyni.