Profesor Tiffany Shaw, Profesor, Jabatan Geosains, Universiti Chicago
Hemisfera selatan adalah tempat yang sangat bergolak. Angin di pelbagai latitud telah digambarkan sebagai "menderu empat puluh darjah", "lima puluh darjah yang marah", dan "menjerit enam puluh darjah". Gelombang mencapai 78 kaki (24 meter).
Seperti yang kita ketahui, tiada apa -apa pun di hemisfera utara yang dapat memadankan ribut, angin dan gelombang yang teruk di hemisfera selatan. Kenapa?
Dalam satu kajian baru yang diterbitkan dalam Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, rakan -rakan saya dan saya mendedahkan mengapa ribut lebih biasa di hemisfera selatan daripada di utara.
Menggabungkan beberapa garis bukti dari pemerhatian, teori, dan model iklim, hasil kami menunjukkan peranan asas "tali pinggang penghantar" lautan global dan gunung besar di hemisfera utara.
Kami juga menunjukkan bahawa, dari masa ke masa, ribut di hemisfera selatan menjadi lebih sengit, sementara orang -orang di hemisfera utara tidak. Ini konsisten dengan pemodelan model iklim pemanasan global.
Perubahan ini penting kerana kita tahu bahawa ribut yang lebih kuat boleh menyebabkan kesan yang lebih teruk seperti angin melampau, suhu dan hujan.
Untuk masa yang lama, kebanyakan pemerhatian cuaca di bumi dibuat dari darat. Ini memberi saintis gambaran yang jelas tentang ribut di hemisfera utara. Walau bagaimanapun, di hemisfera selatan, yang meliputi kira -kira 20 peratus daripada tanah, kami tidak mendapat gambaran yang jelas mengenai ribut sehingga pemerhatian satelit menjadi tersedia pada akhir 1970 -an.
Dari dekad pemerhatian sejak permulaan era satelit, kita tahu bahawa ribut di hemisfera selatan adalah kira -kira 24 peratus lebih kuat daripada yang di hemisfera utara.
Ini ditunjukkan dalam peta di bawah, yang menunjukkan intensiti ribut tahunan purata yang diperhatikan untuk hemisfera selatan (atas), hemisfera utara (pusat) dan perbezaan di antara mereka (bawah) dari tahun 1980 hingga 2018. (Perhatikan bahawa Kutub Selatan berada di bahagian atas perbandingan antara peta pertama dan terakhir.)
Peta ini menunjukkan intensiti ribut yang berterusan di Lautan Selatan di hemisfera selatan dan kepekatan mereka di Lautan Pasifik dan Atlantik (teduh oren) di hemisfera utara. Peta perbezaan menunjukkan bahawa ribut lebih kuat di hemisfera selatan daripada di hemisfera utara (teduhan oren) di kebanyakan latitud.
Walaupun terdapat banyak teori yang berbeza, tiada siapa yang menawarkan penjelasan yang pasti untuk perbezaan ribut antara dua hemisfera.
Mengetahui sebab -sebab seolah -olah menjadi tugas yang sukar. Bagaimana memahami sistem yang kompleks seperti yang merangkumi beribu -ribu kilometer sebagai atmosfera? Kita tidak boleh meletakkan bumi dalam balang dan mengkajinya. Walau bagaimanapun, ini adalah apa yang saintis yang mempelajari fizik iklim sedang dilakukan. Kami menggunakan undang -undang fizik dan menggunakannya untuk memahami suasana dan iklim bumi.
Contoh yang paling terkenal dalam pendekatan ini ialah kerja perintis Dr. Shuro Manabe, yang menerima Hadiah Nobel 2021 dalam Fizik "kerana ramalannya yang boleh dipercayai terhadap pemanasan global." Ramalannya didasarkan pada model fizikal iklim Bumi, mulai dari model suhu satu dimensi yang paling mudah hingga model tiga dimensi penuh. Ia mengkaji tindak balas iklim kepada peningkatan tahap karbon dioksida di atmosfera melalui model yang berbeza -beza kerumitan fizikal dan memantau isyarat yang muncul dari fenomena fizikal yang mendasari.
Untuk memahami lebih banyak ribut di hemisfera selatan, kami telah mengumpul beberapa bukti, termasuk data dari model iklim berasaskan fizik. Dalam langkah pertama, kita mengkaji pemerhatian dari segi bagaimana tenaga diedarkan di seluruh bumi.
Oleh kerana bumi adalah sfera, permukaannya menerima sinaran solar secara tidak rata dari Matahari. Kebanyakan tenaga diterima dan diserap di khatulistiwa, di mana sinar matahari melanda permukaan lebih langsung. Sebaliknya, tiang yang menyala pada sudut curam menerima kurang tenaga.
Dekad penyelidikan telah menunjukkan bahawa kekuatan ribut datang dari perbezaan tenaga ini. Pada asasnya, mereka menukar tenaga "statik" yang disimpan dalam perbezaan ini menjadi tenaga "kinetik" gerakan. Peralihan ini berlaku melalui proses yang dikenali sebagai "ketidakstabilan baroklinik".
Pandangan ini menunjukkan bahawa cahaya matahari tidak dapat menjelaskan bilangan ribut yang lebih besar di hemisfera selatan, kerana kedua -dua hemisfera menerima jumlah cahaya matahari yang sama. Sebaliknya, analisis pemerhatian kami menunjukkan bahawa perbezaan intensiti ribut antara Selatan dan Utara boleh disebabkan oleh dua faktor yang berbeza.
Pertama, pengangkutan tenaga laut, sering disebut sebagai "tali pinggang penghantar." Tenggelam air berhampiran Kutub Utara, mengalir di sepanjang dasar laut, naik di sekitar Antartika, dan mengalir kembali ke utara di sepanjang khatulistiwa, membawa tenaga dengannya. Hasil akhirnya adalah pemindahan tenaga dari Antartika ke Kutub Utara. Ini mewujudkan perbezaan tenaga yang lebih besar di antara khatulistiwa dan tiang di hemisfera selatan daripada di hemisfera utara, mengakibatkan ribut yang lebih teruk di hemisfera selatan.
Faktor kedua adalah gunung -gunung besar di hemisfera utara, yang, seperti yang dicadangkan oleh karya Manabe, meredakan ribut. Arus udara di atas julat gunung yang besar mewujudkan tinggi tetap dan rendah yang mengurangkan jumlah tenaga yang tersedia untuk ribut.
Walau bagaimanapun, analisis data yang diperhatikan sahaja tidak dapat mengesahkan sebab -sebab ini, kerana terlalu banyak faktor beroperasi dan berinteraksi secara serentak. Juga, kita tidak boleh mengecualikan sebab individu untuk menguji kepentingan mereka.
Untuk melakukan ini, kita perlu menggunakan model iklim untuk mengkaji bagaimana ribut berubah apabila faktor yang berbeza dikeluarkan.
Apabila kita melicinkan pergunungan bumi dalam simulasi, perbezaan intensiti ribut antara hemisfera telah dibelah dua. Apabila kami mengeluarkan tali pinggang penghantar lautan, separuh lagi perbezaan ribut telah hilang. Oleh itu, buat kali pertama, kami mendedahkan penjelasan konkrit untuk ribut di hemisfera selatan.
Oleh kerana ribut dikaitkan dengan kesan sosial yang teruk seperti angin yang melampau, suhu dan hujan, soalan penting yang harus kita jawab adalah sama ada ribut masa depan akan menjadi lebih kuat atau lemah.
Menerima ringkasan yang dikendalikan oleh semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui e -mel. Ketahui lebih lanjut mengenai surat berita kami di sini.
Menerima ringkasan yang dikendalikan oleh semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui e -mel. Ketahui lebih lanjut mengenai surat berita kami di sini.
Alat utama dalam menyediakan masyarakat untuk mengatasi kesan perubahan iklim adalah penyediaan ramalan berdasarkan model iklim. Satu kajian baru menunjukkan bahawa purata ribut hemisfera selatan akan menjadi lebih sengit menjelang akhir abad.
Sebaliknya, perubahan dalam intensiti tahunan ribut di hemisfera utara dijangka sederhana. Ini sebahagiannya disebabkan oleh kesan bermusim yang bersaing antara pemanasan di kawasan tropika, yang menjadikan ribut lebih kuat, dan pemanasan pesat di Artik, yang menjadikan mereka lebih lemah.
Walau bagaimanapun, iklim di sini dan kini berubah. Apabila kita melihat perubahan sejak beberapa dekad yang lalu, kita mendapati bahawa ribut purata telah menjadi lebih sengit sepanjang tahun di hemisfera selatan, sementara perubahan di hemisfera utara telah diabaikan, selaras dengan ramalan model iklim dalam tempoh yang sama.
Walaupun model meremehkan isyarat, mereka menunjukkan perubahan yang berlaku untuk alasan fizikal yang sama. Iaitu, perubahan di lautan meningkatkan ribut kerana air yang lebih panas bergerak ke arah khatulistiwa dan air sejuk dibawa ke permukaan sekitar Antartika untuk menggantikannya, mengakibatkan kontras yang lebih kuat antara khatulistiwa dan kutub.
Di hemisfera utara, perubahan lautan diimbangi oleh kehilangan ais laut dan salji, menyebabkan Artik menyerap lebih banyak cahaya matahari dan melemahkan kontras antara khatulistiwa dan tiang.
Taruhan mendapatkan jawapan yang betul adalah tinggi. Adalah penting untuk kerja masa depan untuk menentukan mengapa model meremehkan isyarat yang diperhatikan, tetapi ia sama pentingnya untuk mendapatkan jawapan yang tepat untuk alasan fizikal yang betul.
Xiao, T. et al. (2022) Ribut di Hemisfera Selatan disebabkan oleh bentuk tanah dan peredaran laut, Prosiding Akademi Sains Negara Amerika Syarikat, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
Menerima ringkasan yang dikendalikan oleh semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui e -mel. Ketahui lebih lanjut mengenai surat berita kami di sini.
Menerima ringkasan yang dikendalikan oleh semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui e -mel. Ketahui lebih lanjut mengenai surat berita kami di sini.
Diterbitkan di bawah lesen CC. Anda boleh menghasilkan semula bahan yang tidak disesuaikan secara keseluruhan untuk kegunaan bukan komersil dengan pautan ke Brief Carbon dan pautan ke artikel. Sila hubungi kami untuk kegunaan komersil.