البروفيسور تيفاني شو ، الأستاذ بقسم علوم الأرض ، جامعة شيكاغو
نصف الكرة الجنوبي مكان مضطرب للغاية.وقد وصفت الرياح على خطوط العرض المختلفة بأنها "زئير أربعين درجة" و "غاضبة خمسين درجة" و "صراخ ستين درجة".تصل الأمواج إلى 78 قدمًا (24 مترًا).
كما نعلم جميعًا ، لا يوجد شيء في نصف الكرة الشمالي يمكن أن يضاهي العواصف الشديدة والرياح والأمواج في نصف الكرة الجنوبي.لماذا؟
في دراسة جديدة نُشرت في Proceedings of the National Academy of Sciences ، كشفت أنا وزملائي عن سبب انتشار العواصف في نصف الكرة الجنوبي أكثر من الشمال.
بدمج عدة خطوط من الأدلة من الملاحظات والنظرية والنماذج المناخية ، تشير نتائجنا إلى الدور الأساسي لـ "الأحزمة الناقلة" للمحيطات العالمية والجبال الكبيرة في نصف الكرة الشمالي.
نظهر أيضًا أنه بمرور الوقت ، ازدادت حدة العواصف في نصف الكرة الجنوبي ، بينما لم تكن العواصف في نصف الكرة الشمالي.هذا يتوافق مع نمذجة المناخ للاحتباس الحراري.
هذه التغييرات مهمة لأننا نعلم أن العواصف القوية يمكن أن تؤدي إلى تأثيرات أشد مثل الرياح الشديدة ودرجات الحرارة وهطول الأمطار.
لفترة طويلة ، كانت معظم ملاحظات الطقس على الأرض تتم من اليابسة.أعطى هذا للعلماء صورة واضحة للعاصفة في نصف الكرة الشمالي.ومع ذلك ، في نصف الكرة الجنوبي ، الذي يغطي حوالي 20 في المائة من الأرض ، لم نحصل على صورة واضحة للعواصف حتى أصبحت أرصاد الأقمار الصناعية متاحة في أواخر السبعينيات.
من عقود من المراقبة منذ بداية عصر الأقمار الصناعية ، نعلم أن العواصف في نصف الكرة الجنوبي أقوى بنحو 24 في المائة من تلك الموجودة في نصف الكرة الشمالي.
يظهر هذا في الخريطة أدناه ، والتي تُظهر متوسط ​​كثافة العاصفة السنوية الملحوظة في نصف الكرة الجنوبي (أعلى) ، ونصف الكرة الشمالي (وسط) والفرق بينهما (أسفل) من 1980 إلى 2018. (لاحظ أن القطب الجنوبي يقع في الجزء العلوي من المقارنة بين الخرائط الأولى والأخيرة.)
تُظهر الخريطة الكثافة العالية باستمرار للعواصف في المحيط الجنوبي في نصف الكرة الجنوبي وتركيزها في المحيطين الهادئ والأطلسي (المظللة باللون البرتقالي) في نصف الكرة الشمالي.توضح خريطة الاختلاف أن العواصف أقوى في نصف الكرة الجنوبي منها في نصف الكرة الشمالي (التظليل البرتقالي) في معظم خطوط العرض.
على الرغم من وجود العديد من النظريات المختلفة ، فلا أحد يقدم تفسيرًا قاطعًا للاختلاف في العواصف بين نصفي الكرة الأرضية.
يبدو أن اكتشاف الأسباب مهمة صعبة.كيف نفهم مثل هذا النظام المعقد الذي يمتد لآلاف الكيلومترات مثل الغلاف الجوي؟لا يمكننا وضع الأرض في جرة ودراستها.ومع ذلك ، هذا بالضبط ما يفعله العلماء الذين يدرسون فيزياء المناخ.نطبق قوانين الفيزياء ونستخدمها لفهم الغلاف الجوي للأرض ومناخها.
أشهر مثال على هذا النهج هو العمل الرائد للدكتور شورو مانابي ، الذي حصل على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2021 "لتوقعه الموثوق به لظاهرة الاحتباس الحراري."تستند تنبؤاتها إلى نماذج فيزيائية لمناخ الأرض ، تتراوح من أبسط نماذج درجة الحرارة أحادية البعد إلى النماذج الكاملة ثلاثية الأبعاد.يدرس استجابة المناخ لارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من خلال نماذج متفاوتة التعقيد المادي ويرصد الإشارات الناشئة من الظواهر الفيزيائية الأساسية.
لفهم المزيد من العواصف في نصف الكرة الجنوبي ، قمنا بجمع عدة أسطر من الأدلة ، بما في ذلك البيانات من النماذج المناخية القائمة على الفيزياء.في الخطوة الأولى ، ندرس الملاحظات من حيث كيفية توزيع الطاقة عبر الأرض.
نظرًا لأن الأرض عبارة عن كرة ، فإن سطحها يتلقى إشعاعًا شمسيًا بشكل غير متساوٍ من الشمس.يتم استقبال معظم الطاقة وامتصاصها عند خط الاستواء ، حيث تضرب أشعة الشمس السطح بشكل مباشر أكثر.في المقابل ، فإن الأقطاب التي يضربها الضوء في زوايا شديدة الانحدار تتلقى طاقة أقل.
أظهرت عقود من البحث أن قوة العاصفة تأتي من هذا الاختلاف في الطاقة.في الأساس ، يقومون بتحويل الطاقة "الساكنة" المخزنة في هذا الاختلاف إلى طاقة "حركية" للحركة.يحدث هذا الانتقال من خلال عملية تعرف باسم "عدم الاستقرار الباروكليني".
يشير هذا الرأي إلى أن ضوء الشمس الساقط لا يمكن أن يفسر العدد الأكبر من العواصف في نصف الكرة الجنوبي ، حيث يتلقى كلا نصفي الكرة الأرضية نفس القدر من ضوء الشمس.وبدلاً من ذلك ، يشير تحليل الملاحظة لدينا إلى أن الاختلاف في شدة العاصفة بين الجنوب والشمال يمكن أن يكون راجعاً إلى عاملين مختلفين.
أولاً ، نقل طاقة المحيطات ، وغالبًا ما يشار إليه باسم "الحزام الناقل".تغرق المياه بالقرب من القطب الشمالي ، وتتدفق على طول قاع المحيط ، وترتفع حول القارة القطبية الجنوبية ، وتتدفق شمالًا على طول خط الاستواء ، حاملة معها الطاقة.والنتيجة النهائية هي نقل الطاقة من القارة القطبية الجنوبية إلى القطب الشمالي.هذا يخلق تباينًا أكبر في الطاقة بين خط الاستواء والقطبين في نصف الكرة الجنوبي مما هو عليه في نصف الكرة الشمالي ، مما يؤدي إلى عواصف أشد في نصف الكرة الجنوبي.
العامل الثاني هو الجبال الكبيرة في نصف الكرة الشمالي ، والتي ، كما اقترح عمل مانابي السابق ، تعمل على إخماد العواصف.تخلق التيارات الهوائية فوق سلاسل الجبال الكبيرة ارتفاعات وانخفاضات ثابتة تقلل من كمية الطاقة المتاحة للعواصف.
ومع ذلك ، فإن تحليل البيانات المرصودة وحده لا يمكن أن يؤكد هذه الأسباب ، لأن العديد من العوامل تعمل وتتفاعل في وقت واحد.أيضًا ، لا يمكننا استبعاد الأسباب الفردية لاختبار أهميتها.
للقيام بذلك ، نحتاج إلى استخدام النماذج المناخية لدراسة كيفية تغير العواصف عند إزالة العوامل المختلفة.
عندما قمنا بتنعيم جبال الأرض في المحاكاة ، انخفض الفرق في شدة العاصفة بين نصفي الكرة الأرضية إلى النصف.عندما أزلنا الحزام الناقل للمحيط ، اختفى النصف الآخر من فرق العاصفة.وهكذا ، وللمرة الأولى ، نكشف عن تفسير ملموس للعواصف في نصف الكرة الجنوبي.
نظرًا لأن العواصف مرتبطة بتأثيرات اجتماعية شديدة مثل الرياح الشديدة ودرجات الحرارة وهطول الأمطار ، فإن السؤال المهم الذي يجب أن نجيب عليه هو ما إذا كانت العواصف المستقبلية ستكون أقوى أم أضعف.
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من موجز الكربون عن طريق البريد الإلكتروني.اكتشف المزيد حول النشرة الإخبارية لدينا هنا.
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من موجز الكربون عن طريق البريد الإلكتروني.اكتشف المزيد حول النشرة الإخبارية لدينا هنا.
من الأدوات الرئيسية في إعداد المجتمعات للتعامل مع آثار تغير المناخ توفير التنبؤات على أساس النماذج المناخية.تشير دراسة جديدة إلى أن متوسط ​​عواصف نصف الكرة الجنوبي ستصبح أكثر حدة في نهاية القرن.
على العكس من ذلك ، من المتوقع أن تكون التغييرات في متوسط ​​الشدة السنوية للعواصف في نصف الكرة الشمالي معتدلة.ويرجع ذلك جزئيًا إلى التأثيرات الموسمية المتنافسة بين ارتفاع درجات الحرارة في المناطق الاستوائية ، مما يجعل العواصف أقوى ، والاحترار السريع في القطب الشمالي ، مما يجعلها أضعف.
ومع ذلك ، فإن المناخ هنا والآن يتغير.عندما ننظر إلى التغيرات التي حدثت خلال العقود القليلة الماضية ، نجد أن متوسط ​​العواصف أصبح أكثر حدة على مدار العام في نصف الكرة الجنوبي ، في حين أن التغييرات في نصف الكرة الشمالي كانت مهملة ، بما يتوافق مع تنبؤات نموذج المناخ خلال نفس الفترة. .
على الرغم من أن النماذج تقلل من أهمية الإشارة ، إلا أنها تشير إلى حدوث تغييرات لنفس الأسباب المادية.أي أن التغيرات في المحيط تزيد من العواصف لأن المياه الأكثر دفئًا تتحرك نحو خط الاستواء ويتم جلب المياه الباردة إلى السطح حول القارة القطبية الجنوبية لتحل محلها ، مما يؤدي إلى تباين أقوى بين خط الاستواء والقطبين.
في نصف الكرة الشمالي ، يقابل تغيرات المحيطات فقدان الجليد البحري والثلج ، مما يتسبب في امتصاص القطب الشمالي لمزيد من ضوء الشمس وإضعاف التباين بين خط الاستواء والقطبين.
إن مخاطر الحصول على الإجابة الصحيحة عالية.سيكون من المهم للعمل المستقبلي تحديد سبب استخفاف النماذج بالإشارة المرصودة ، ولكن سيكون من المهم بنفس القدر الحصول على الإجابة الصحيحة للأسباب المادية الصحيحة.
شياو ، ت. وآخرون.(2022) العواصف في نصف الكرة الجنوبي بسبب التضاريس ودوران المحيطات ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية ، دوى: 10.1073 / pnas.2123512119
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من موجز الكربون عن طريق البريد الإلكتروني.اكتشف المزيد حول النشرة الإخبارية لدينا هنا.
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من موجز الكربون عن طريق البريد الإلكتروني.اكتشف المزيد حول النشرة الإخبارية لدينا هنا.
نشرت تحت رخصة المشاع الإبداعي.يمكنك إعادة إنتاج المواد غير المعدلة بالكامل للاستخدام غير التجاري مع رابط إلى موجز الكربون ورابط للمقال.يرجى الاتصال بنا للاستخدام التجاري.