Prófessor Tiffany Shaw, prófessor við jarðvísindadeild Háskólans í Chicago
Suðurhvel jarðar er mjög ólgusjólegt staður. Vindar á ýmsum breiddargráðum hafa verið lýstir sem „öskrandi fjörutíu gráður“, „óðalega fimmtíu gráður“ og „öskrandi sextíu gráður“. Bylgjur ná allt að 24 metrum (78 fet).
Eins og við öll vitum getur ekkert á norðurhveli jarðar keppt við þá miklu storma, vinda og öldur sem eru á suðurhveli jarðar. Hvers vegna?
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 á norðurhveli jarðar.
Með því að sameina nokkrar vísbendingar úr athugunum, kenningum og loftslagslíkönum benda niðurstöður okkar til grundvallarhlutverks „færibanda“ hafsins og stórra fjalla á norðurhveli jarðar.
Við sýnum einnig fram á að með tímanum urðu stormar á suðurhveli jarðar öflugri en þeir á norðurhveli jarðar ekki. Þetta er í samræmi við líkön um hlýnun jarðar sem notuð eru í loftslagslíkönum.
Þessar breytingar skipta máli vegna þess að við vitum að sterkari stormar geta leitt til alvarlegri áhrifa eins og mikinn vind, hitastigs og úrkomu.
Lengi vel voru flestar veðurathuganir á jörðinni gerðar frá landi. Þetta gaf vísindamönnum skýra mynd af storminum á norðurhveli jarðar. Hins vegar, á suðurhveli jarðar, sem þekur um 20 prósent af landinu, fengum við ekki skýra mynd af stormum fyrr en gervihnattaathuganir urðu tiltækar seint á áttunda áratugnum.
Af áratuga athugunum frá upphafi gervihnattatímabilsins vitum við að stormar á suðurhveli jarðar eru um 24 prósent sterkari en þeir sem eru á norðurhveli jarðar.
Þetta sést á kortinu hér að neðan, sem sýnir meðalárlegan stormstyrk á suðurhveli jarðar (efst), norðurhveli jarðar (miðja) og mismuninn á milli þeirra (neðst) frá 1980 til 2018. (Athugið að Suðurpólinn er efst í samanburðinum á fyrsta og síðasta kortinu.)
Kortið sýnir viðvarandi mikla styrk storma í Suðurhöfum á suðurhveli jarðar og styrk þeirra í Kyrrahafi og Atlantshafi (skyggt appelsínugult) á norðurhveli jarðar. Mismunarkortið sýnir að stormar eru sterkari á suðurhveli jarðar en á norðurhveli jarðar (appelsínugult) á flestum breiddargráðum.
Þó að margar mismunandi kenningar séu uppi, þá býður engin upp á endanlega skýringu á mismuninum á stormum á milli jarðarhvelanna tveggja.
Að finna út ástæðurnar virðist vera erfitt verkefni. Hvernig á að skilja svona flókið kerfi sem nær yfir þúsundir kílómetra eins og andrúmsloftið? Við getum ekki sett jörðina í krukku og rannsakað hana. Hins vegar er þetta einmitt það sem vísindamenn sem rannsaka eðlisfræði loftslagsins eru að gera. Við beitum eðlisfræðilögmálum og notum þau til að skilja andrúmsloft og loftslag jarðar.
Frægasta dæmið um þessa aðferð er brautryðjendastarf Dr. Shuro Manabe, sem hlaut Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 2021 „fyrir áreiðanlegar spár sínar um hlýnun jarðar.“ Spár þess byggjast á eðlisfræðilegum líkönum af loftslagi jarðar, allt frá einföldustu einvíddarhitalíkönum til fullgildra þrívíddarlíkana. Það rannsakar viðbrögð loftslagsins við hækkandi magni koltvísýrings í andrúmsloftinu með líkönum af mismunandi eðlisfræðilegri flækjustigi og fylgist með nýjum merkjum frá undirliggjandi eðlisfræðilegum fyrirbærum.
Til að skilja betur storma á suðurhveli jarðar höfum við safnað saman nokkrum sönnunargögnum, þar á meðal gögnum úr eðlisfræðilegum loftslagslíkönum. Í fyrsta skrefi skoðum við athuganir með tilliti til þess hvernig orka dreifist um jörðina.
Þar sem jörðin er kúla, tekur yfirborð hennar ójafnt við sólinni. Mest af orkunni berst og frásogast við miðbaug, þar sem sólargeislarnir lenda beint á yfirborðinu. Aftur á móti fá pólarnir sem ljós lenda á í bröttum hornum minni orku.
Áratuga rannsóknir hafa sýnt að styrkur storms stafar af þessum orkumun. Í meginatriðum umbreyta þeir „kyrrstöðuorkunni“ sem geymd er í þessum orkumun í „hreyfiorku“. Þessi umbreyting á sér stað í gegnum ferli sem kallast „baróklínísk óstöðugleiki“.
Þessi skoðun bendir til þess að innfallandi sólarljós geti ekki skýrt fleiri storma á suðurhveli jarðar, þar sem báðir jarðhvelir fá sama magn sólarljóss. Þess í stað bendir athugunargreining okkar til þess að munurinn á stormstyrk milli suðurs og norðurs gæti stafað af tveimur mismunandi þáttum.
Í fyrsta lagi flutningur orku sjávar, oft kallaður „færibandið“. Vatn sekkur nálægt Norðurpólnum, rennur eftir hafsbotninum, rís umhverfis Suðurskautslandið og rennur aftur norður eftir miðbaug og ber orku með sér. Endanleg niðurstaða er flutningur orku frá Suðurskautslandinu til Norðurpólsins. Þetta skapar meiri orkumun milli miðbaugs og pólanna á suðurhveli jarðar en á norðurhveli jarðar, sem leiðir til alvarlegri storma á suðurhveli jarðar.
Annar þátturinn eru stóru fjöllin á norðurhveli jarðar, sem, eins og fyrri verk Manabe benti til, dempa storma. Loftstraumar yfir stórum fjallgörðum skapa fasta hæðir og lægðir sem draga úr þeirri orku sem er tiltæk fyrir storma.
Hins vegar getur greining á gögnum ein og sér ekki staðfest þessar orsakir, því of margir þættir virka og hafa samskipti samtímis. Við getum heldur ekki útilokað einstakar orsakir til að kanna mikilvægi þeirra.
Til að gera þetta þurfum við að nota loftslagslíkön til að rannsaka hvernig stormar breytast þegar mismunandi þættir eru fjarlægðir.
Þegar við slípuðum út fjöllin á jörðinni í hermuninni helmingaðist munurinn á stormstyrk milli jarðarhvelanna. Þegar við fjarlægðum færiband hafsins hvarf hinn helmingurinn af stormmismuninum. Þannig finnum við í fyrsta skipti raunverulega skýringu á stormum á suðurhveli jarðar.
Þar sem stormar fylgja alvarleg samfélagsleg áhrif, svo sem öfgafullir vindar, hitastig og úrkoma, er mikilvæga spurningin sem við verðum að svara hvort framtíðarstormar verði sterkari eða veikari.
Fáðu sérsniðnar samantektir af öllum helstu greinum og ritgerðum frá Carbon Brief sendar í tölvupósti. Frekari upplýsingar um fréttabréf okkar er að finna hér.
Fáðu sérsniðnar samantektir af öllum helstu greinum og ritgerðum frá Carbon Brief sendar í tölvupósti. Frekari upplýsingar um fréttabréf okkar er að finna hér.
Lykilverkfæri til að undirbúa samfélög til að takast á við áhrif loftslagsbreytinga er að gera spár byggðar á loftslagslíkönum. Ný rannsókn bendir til þess að meðalstormar á suðurhveli jarðar muni verða öflugri undir lok aldarinnar.
Þvert á móti er spáð að breytingar á meðalársstyrk storma á norðurhveli jarðar verði hóflegar. Þetta er að hluta til vegna samkeppnisáhrifa árstíðabundinna áhrifa milli hlýnunar í hitabeltinu, sem gerir storma sterkari, og hraðrar hlýnunar á norðurslóðum, sem gerir þá veikari.
Hins vegar er loftslagið hér og nú að breytast. Þegar við skoðum breytingar síðustu áratugi sjáum við að meðalstormar hafa orðið öflugri yfir árið á suðurhveli jarðar, en breytingar á norðurhveli jarðar hafa verið hverfandi, í samræmi við spár loftslagslíkana á sama tímabili.
Þó að líkönin vanmeti merkið benda þau til breytinga sem eiga sér stað af sömu eðlisfræðilegum ástæðum. Það er að segja, breytingar í hafinu auka storma vegna þess að hlýrra vatn færist að miðbaug og kaldara vatn kemur upp á yfirborðið í kringum Suðurskautslandið í staðinn, sem leiðir til sterkari andstæðna milli miðbaugs og pólanna.
Á norðurhveli jarðar vega breytingar á hafinu upp á móti tapi hafíss og snjós, sem veldur því að norðurslóðir gleypa meira sólarljós og veikja andstæðurnar milli miðbaugs og pólanna.
Mikil áhætta er á því að fá rétt svar. Það verður mikilvægt fyrir framtíðarrannsóknir að ákvarða hvers vegna líkönin vanmeta mælda merkið, en það verður jafn mikilvægt að fá rétt svar af réttum eðlisfræðilegum ástæðum.
Xiao, T. o.fl. (2022) Stormar á suðurhveli jarðar vegna landslags og sjávarrennslis, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Fáðu sérsniðnar samantektir af öllum helstu greinum og ritgerðum frá Carbon Brief sendar í tölvupósti. Frekari upplýsingar um fréttabréf okkar er að finna hér.
Fáðu sérsniðnar samantektir af öllum helstu greinum og ritgerðum frá Carbon Brief sendar í tölvupósti. Frekari upplýsingar um fréttabréf okkar er að finna hér.
Gefið út með CC leyfi. Þú mátt afrita óaðlagaða efnið í heild sinni til notkunar í óviðskiptalegum tilgangi með tengli á Carbon Brief og tengli á greinina. Vinsamlegast hafðu samband við okkur ef þú vilt nota það í viðskiptalegum tilgangi.