Profesor Tiffany Shaw, Profesor, Jabatan Geosains, Universiti Chicago
Hemisfera selatan adalah tempat yang sangat bergelora.Angin di pelbagai latitud telah disifatkan sebagai "meraung empat puluh darjah", "lima puluh darjah marah", dan "menjerit enam puluh darjah".Ombak mencapai ketinggian 78 kaki (24 meter).
Seperti yang kita sedia maklum, tiada apa di hemisfera utara dapat menandingi ribut, angin dan ombak yang teruk di hemisfera selatan.kenapa?
Dalam kajian baharu yang diterbitkan dalam Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, rakan sekerja saya dan saya mendedahkan mengapa ribut lebih kerap berlaku di hemisfera selatan berbanding di utara.
Menggabungkan beberapa baris bukti daripada pemerhatian, teori dan model iklim, keputusan 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 kuat, manakala ribut di hemisfera utara tidak.Ini selaras dengan pemodelan model iklim pemanasan global.
Perubahan ini penting kerana kita tahu bahawa ribut yang lebih kuat boleh membawa kepada kesan yang lebih teruk seperti angin melampau, suhu dan hujan.
Untuk masa yang lama, kebanyakan pemerhatian cuaca di Bumi dibuat dari tanah.Ini memberi para 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 jelas tentang ribut sehingga pemerhatian satelit tersedia pada akhir 1970-an.
Daripada pemerhatian berpuluh tahun sejak permulaan era satelit, kita tahu bahawa ribut di hemisfera selatan adalah kira-kira 24 peratus lebih kuat daripada ribut di hemisfera utara.
Ini ditunjukkan dalam peta di bawah, yang menunjukkan purata intensiti ribut tahunan yang diperhatikan untuk Hemisfera Selatan (atas), Hemisfera Utara (tengah) dan perbezaan antara mereka (bawah) dari 1980 hingga 2018. (Perhatikan bahawa Kutub Selatan berada di bahagian atas perbandingan antara peta pertama dan terakhir.)
Peta menunjukkan intensiti ribut yang berterusan tinggi di Lautan Selatan di Hemisfera Selatan dan kepekatannya di Lautan Pasifik dan Atlantik (berlorek dalam oren) di Hemisfera Utara.Peta perbezaan menunjukkan bahawa ribut lebih kuat di Hemisfera Selatan berbanding di Hemisfera Utara (lorek oren) di kebanyakan latitud.
Walaupun terdapat banyak teori yang berbeza, tiada siapa yang menawarkan penjelasan muktamad untuk perbezaan ribut antara dua hemisfera.
Mencari sebab-sebabnya nampaknya satu tugas yang sukar.Bagaimana untuk memahami sistem kompleks yang menjangkau ribuan kilometer seperti atmosfera?Kita tidak boleh meletakkan Bumi dalam balang dan mengkajinya.Walau bagaimanapun, inilah yang dilakukan oleh saintis yang mengkaji fizik iklim.Kami menggunakan undang-undang fizik dan menggunakannya untuk memahami atmosfera dan iklim Bumi.
Contoh paling terkenal bagi pendekatan ini ialah kerja perintis Dr. Shuro Manabe, yang menerima Hadiah Nobel dalam Fizik 2021 "untuk ramalannya yang boleh dipercayai mengenai pemanasan global."Ramalannya adalah berdasarkan model fizikal iklim Bumi, daripada model suhu satu dimensi yang paling mudah kepada model tiga dimensi lengkap.Ia mengkaji tindak balas iklim terhadap peningkatan paras karbon dioksida di atmosfera melalui model kerumitan fizikal yang berbeza-beza dan memantau isyarat yang muncul daripada fenomena fizikal yang mendasari.
Untuk memahami lebih banyak ribut di Hemisfera Selatan, kami telah mengumpulkan beberapa baris bukti, termasuk data daripada model iklim berasaskan fizik.Dalam langkah pertama, kami mengkaji pemerhatian dari segi cara tenaga diagihkan di seluruh Bumi.
Oleh kerana Bumi adalah sfera, permukaannya menerima sinaran suria secara tidak sekata daripada Matahari.Kebanyakan tenaga diterima dan diserap di khatulistiwa, di mana sinaran matahari mengenai permukaan secara lebih langsung.Sebaliknya, kutub yang terkena cahaya pada sudut curam menerima kurang tenaga.
Beberapa dekad penyelidikan telah menunjukkan bahawa kekuatan ribut datang daripada perbezaan tenaga ini.Pada asasnya, mereka menukar tenaga "statik" yang disimpan dalam perbezaan ini kepada tenaga gerakan "kinetik".Peralihan ini berlaku melalui proses yang dikenali sebagai "ketidakstabilan baroclinic".
Pandangan ini menunjukkan bahawa cahaya matahari kejadian 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 mungkin disebabkan oleh dua faktor yang berbeza.
Pertama, pengangkutan tenaga lautan, sering dirujuk sebagai "tali pinggang penghantar."Air tenggelam berhampiran Kutub Utara, mengalir di sepanjang dasar lautan, naik di sekitar Antartika, dan mengalir kembali ke utara di sepanjang khatulistiwa, membawa tenaga bersamanya.Hasil akhirnya ialah pemindahan tenaga dari Antartika ke Kutub Utara.Ini mewujudkan kontras tenaga yang lebih besar antara khatulistiwa dan kutub di Hemisfera Selatan berbanding di Hemisfera Utara, mengakibatkan ribut yang lebih teruk di Hemisfera Selatan.
Faktor kedua ialah gunung besar di hemisfera utara, yang, seperti yang dicadangkan oleh kerja Manabe sebelum ini, meredakan ribut.Arus udara di atas banjaran gunung yang besar menghasilkan paras tinggi dan rendah tetap yang mengurangkan jumlah tenaga yang tersedia untuk ribut.
Walau bagaimanapun, analisis data yang diperhatikan sahaja tidak dapat mengesahkan punca ini, kerana terlalu banyak faktor beroperasi dan berinteraksi secara serentak.Selain itu, kita tidak boleh mengecualikan sebab individu untuk menguji kepentingannya.
Untuk melakukan ini, kita perlu menggunakan model iklim untuk mengkaji cara ribut berubah apabila faktor berbeza dialih keluar.
Apabila kami melicinkan pergunungan bumi dalam simulasi, perbezaan keamatan ribut antara hemisfera telah dikurangkan separuh.Apabila kami mengeluarkan tali pinggang penghantar lautan, separuh lagi perbezaan ribut telah hilang.Oleh itu, buat pertama kalinya, kami menemui penjelasan konkrit untuk ribut di hemisfera selatan.
Memandangkan ribut dikaitkan dengan kesan sosial yang teruk seperti angin melampau, suhu dan hujan, persoalan penting yang mesti kita jawab ialah sama ada ribut masa depan akan menjadi lebih kuat atau lebih lemah.
Terima ringkasan susun atur semua artikel dan kertas penting daripada Carbon Brief melalui e-mel.Ketahui lebih lanjut tentang surat berita kami di sini.
Terima ringkasan susun atur semua artikel dan kertas penting daripada Carbon Brief melalui e-mel.Ketahui lebih lanjut tentang surat berita kami di sini.
Alat utama dalam menyediakan masyarakat untuk menghadapi kesan perubahan iklim ialah penyediaan ramalan berdasarkan model iklim.Satu kajian baru menunjukkan bahawa purata ribut hemisfera selatan akan menjadi lebih kuat menjelang akhir abad ini.
Sebaliknya, perubahan dalam purata intensiti tahunan ribut di Hemisfera Utara diramalkan 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 menjadikannya lebih lemah.
Walau bagaimanapun, iklim di sini dan kini berubah.Apabila kita melihat perubahan dalam beberapa dekad yang lalu, kita mendapati bahawa ribut purata telah menjadi lebih kuat sepanjang tahun di hemisfera selatan, manakala perubahan di hemisfera utara telah diabaikan, konsisten dengan ramalan model iklim dalam tempoh yang sama .
Walaupun model memandang rendah isyarat, mereka menunjukkan perubahan yang berlaku atas sebab fizikal yang sama.Iaitu, perubahan dalam lautan meningkatkan ribut kerana air yang lebih panas bergerak ke arah khatulistiwa dan air yang lebih sejuk dibawa ke permukaan sekitar Antartika untuk menggantikannya, menghasilkan 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 kutub.
Pertaruhan untuk mendapatkan jawapan yang betul adalah tinggi.Adalah penting untuk kerja masa depan untuk menentukan sebab model memandang rendah isyarat yang diperhatikan, tetapi adalah sama pentingnya untuk mendapatkan jawapan yang betul atas sebab fizikal yang betul.
Xiao, T. et al.(2022) Ribut di Hemisfera Selatan akibat bentuk muka bumi dan peredaran lautan, Prosiding Akademi Sains Kebangsaan Amerika Syarikat, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Terima ringkasan susun atur semua artikel dan kertas penting daripada Carbon Brief melalui e-mel.Ketahui lebih lanjut tentang surat berita kami di sini.
Terima ringkasan susun atur semua artikel dan kertas penting daripada Carbon Brief melalui e-mel.Ketahui lebih lanjut tentang surat berita kami di sini.
Diterbitkan di bawah lesen CC.Anda boleh mengeluarkan semula bahan yang tidak disesuaikan secara keseluruhannya untuk kegunaan bukan komersial dengan pautan ke Ringkas Karbon dan pautan ke artikel.Sila hubungi kami untuk kegunaan komersial.