البروفيسور تيفاني شو ، أستاذ ، قسم علوم الأرض ، جامعة شيكاغو
نصف الكرة الجنوبي مكان مضطرب للغاية. تم وصف الرياح في مختلف خطوط العرض بأنها "رينج أربعين درجة" ، و "خمسين درجة غاضبة" ، و "يصرخ ستين درجة". تصل الأمواج إلى 78 قدمًا هائلة (24 مترًا).
كما نعلم جميعًا ، لا شيء في نصف الكرة الشمالي يمكن أن يتطابق مع العواصف الشديدة والرياح والأمواج في نصف الكرة الجنوبي. لماذا؟
في دراسة جديدة نُشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، كشفت أنا وزملائي عن سبب كون العواصف أكثر شيوعًا في نصف الكرة الجنوبي من الشمال.
الجمع بين العديد من خطوط الأدلة من الملاحظات والنظرية والنماذج المناخية ، تشير نتائجنا إلى الدور الأساسي لـ "أحزمة الناقل" العالمية والجبال الكبيرة في نصف الكرة الشمالي.
نوضح أيضًا أنه بمرور الوقت ، أصبحت العواصف في نصف الكرة الجنوبي أكثر كثافة ، في حين لم يفعل تلك الموجودة في نصف الكرة الشمالي. هذا يتفق مع نمذجة نموذج المناخ للاحتباس الحراري.
هذه التغييرات مهمة لأننا نعلم أن العواصف القوية يمكن أن تؤدي إلى آثار أكثر حدة مثل الرياح الشديدة ودرجات الحرارة وهطول الأمطار.
لفترة طويلة ، كانت معظم ملاحظات الطقس على الأرض مصنوعة من الأرض. هذا أعطى العلماء 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 ملاحظات الأقمار الصناعية متاحة في أواخر السبعينيات.
منذ عقود من الملاحظة منذ بداية عصر القمر الصناعي ، نعلم أن العواصف في نصف الكرة الجنوبي أقوى حوالي 24 في المائة من تلك الموجودة في نصف الكرة الشمالي.
يظهر هذا في الخريطة أدناه ، والذي يوضح متوسط ​​شدة العاصفة السنوية الملاحظة لنصف الكرة الجنوبي (الأعلى) ، نصف الكرة الشمالي (الوسط) والفرق بينهما (أسفل) من 1980 إلى 2018 (لاحظ أن القطب الجنوبي في الجزء العلوي من المقارنة بين الخرائط الأولى والأخيرة)
تُظهر الخريطة شدة العواصف العالية باستمرار في المحيط الجنوبي في نصف الكرة الجنوبي وتركيزها في المحيطات المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي (مظللة باللون البرتقالي) في نصف الكرة الشمالي. تظهر خريطة الفرق أن العواصف أقوى في نصف الكرة الجنوبي من نصف الكرة الشمالي (تظليل البرتقال) في معظم خطوط العرض.
على الرغم من وجود العديد من النظريات المختلفة ، لا أحد يقدم تفسيرًا نهائيًا للاختلاف في العواصف بين نصفي الكرة الأرضية.
يبدو أن معرفة الأسباب مهمة صعبة. كيف تفهم مثل هذا النظام المعقد يمتد على آلاف الكيلومترات كجواء؟ لا يمكننا وضع الأرض في جرة وندرسها. ومع ذلك ، هذا هو بالضبط ما يفعله العلماء الذين يدرسون فيزياء المناخ. نحن نطبق قوانين الفيزياء ونستخدمها لفهم جو الأرض والمناخ.
المثال الأكثر شهرة في هذا النهج هو العمل الرائد للدكتور شورو مانابي ، الذي حصل على جائزة نوبل 2021 في الفيزياء "لتنبؤه الموثوق بالاحتباس الحراري". تعتمد تنبؤاتها على النماذج المادية لمناخ الأرض ، بدءًا من أبسط نماذج درجة الحرارة أحادية البعد إلى نماذج ثلاثية الأبعاد كاملة. إنه يدرس استجابة المناخ إلى ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من خلال نماذج من التعقيد الجسدي المتغير ومراقبة الإشارات الناشئة من الظواهر الفيزيائية الأساسية.
لفهم المزيد من العواصف في نصف الكرة الجنوبي ، قمنا بجمع عدة خطوط من الأدلة ، بما في ذلك بيانات من نماذج المناخ القائمة على الفيزياء. في الخطوة الأولى ، ندرس الملاحظات من حيث كيفية توزيع الطاقة عبر الأرض.
نظرًا لأن الأرض عبارة عن مجال ، يتلقى سطحها الإشعاع الشمسي بشكل غير متساوٍ من الشمس. يتم استلام معظم الطاقة وامتصاصها في خط الاستواء ، حيث ضربت أشعة الشمس السطح بشكل مباشر. على النقيض من ذلك ، فإن الأعمدة التي تضرب الضوء بزوايا حادة تتلقى طاقة أقل.
أظهرت عقود من البحث أن قوة العاصفة تأتي من هذا الاختلاف في الطاقة. في الأساس ، يقومون بتحويل الطاقة "الثابتة" 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 الحادث لا يمكن أن يفسر العدد الأكبر من العواصف في نصف الكرة الجنوبي ، لأن كلا نصفي الكرة الأرضية يتلقى نفس كمية أشعة الشمس. بدلاً من ذلك ، يشير تحليلنا الرصدي إلى أن الفرق في شدة العاصفة بين الجنوب والشمال قد يكون بسبب عاملين مختلفين.
أولاً ، نقل طاقة المحيط ، يشار إليه غالبًا باسم "حزام النقل". تتدفق المياه بالقرب من القطب الشمالي ، وتتدفق على طول قاع المحيط ، وتتدفق حول القارة القطبية الجنوبية ، وتتدفق شمالًا على طول خط الاستواء ، وتحمل الطاقة معه. والنتيجة النهائية هي نقل الطاقة من القارة القطبية الجنوبية إلى القطب الشمالي. هذا يخلق تباينًا أكبر للطاقة بين خط الاستواء والأعمدة في نصف الكرة الجنوبي منه في نصف الكرة الشمالي ، مما يؤدي إلى عواصف أكثر شدة في نصف الكرة الجنوبي.
العامل الثاني هو الجبال الكبيرة في نصف الكرة الشمالي ، والتي ، كما اقترح عمل مانابي السابق ، تراجع العواصف. تخلق التيارات الهوائية فوق نطاقات الجبال الكبيرة مستويات مستوية وأدنى مستقلة تقلل من كمية الطاقة المتاحة للعواصف.
ومع ذلك ، لا يمكن تحليل البيانات المرصودة وحدها تأكيد هذه الأسباب ، لأن العديد من العوامل تعمل والتفاعل في وقت واحد. أيضا ، لا يمكننا استبعاد الأسباب الفردية لاختبار أهميتها.
للقيام بذلك ، نحتاج إلى استخدام نماذج المناخ لدراسة كيفية تغير العواصف عند إزالة عوامل مختلفة.
عندما قمنا بتخليص جبال الأرض في المحاكاة ، انخفض الفرق في شدة العاصفة بين نصفي الكرة الأرضية. عندما أزالنا حزام ناقل المحيط ، اختفى النصف الآخر من فرق العاصفة. وهكذا ، لأول مرة ، نكشف تفسيرًا ملموسًا 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 أو أضعف.
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من الكربون الموجز عن طريق البريد الإلكتروني. تعرف على المزيد حول النشرة الإخبارية هنا.
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من الكربون الموجز عن طريق البريد الإلكتروني. تعرف على المزيد حول النشرة الإخبارية هنا.
هناك أداة رئيسية في إعداد المجتمعات للتعامل مع آثار تغير المناخ هي توفير التوقعات القائمة على نماذج المناخ. تشير دراسة جديدة إلى أن العواصف المتوسطة في نصف الكرة الجنوبي ستصبح أكثر كثافة في نهاية القرن.
على العكس من ذلك ، من المتوقع أن تكون التغييرات في متوسط ​​الكثافة السنوية للعواصف في نصف الكرة الشمالي معتدلًا. ويرجع ذلك جزئيًا إلى التأثيرات الموسمية المتنافسة بين الاحترار في المناطق الاستوائية ، مما يجعل العواصف أقوى وسريعة الاحترار في القطب الشمالي ، مما يجعلها أضعف.
ومع ذلك ، فإن المناخ هنا والآن يتغير. عندما ننظر إلى التغييرات على مدار العقود القليلة الماضية ، نجد أن العواصف المتوسطة أصبحت أكثر كثافة على مدار العام في نصف الكرة الجنوبي ، في حين أن التغييرات في نصف الكرة الشمالي كانت ضئيلة ومتسقة مع تنبؤات نموذج المناخ خلال نفس الفترة.
على الرغم من أن النماذج تقلل من شأن الإشارة ، فإنها تشير إلى تغييرات تحدث لنفس الأسباب المادية. أي أن التغييرات في المحيط تزيد من العواصف لأن المياه الدافئة تتحرك نحو خط الاستواء والمياه الباردة يتم إحضارها إلى السطح حول أنتاركتيكا لتحل محلها ، مما يؤدي إلى تباين أقوى بين خط الاستواء والأعمدة.
في نصف الكرة الشمالي ، يتم تعويض تغييرات المحيط بفقدان الجليد والثلوج البحري ، مما تسبب في امتصاص القطب الشمالي المزيد من أشعة الشمس وإضعاف التباين بين خط الاستواء والأعمدة.
مخاطر الحصول على الإجابة الصحيحة عالية. سيكون من المهم للعمل المستقبلي تحديد سبب التقليل من الإشارة الملاحظة ، ولكن سيكون من المهم بنفس القدر الحصول على الإجابة الصحيحة للأسباب المادية الصحيحة.
شياو ، ت. وآخرون. (2022) العواصف في نصف الكرة الجنوبي بسبب الأشكال الأرضية ودوران المحيط ، وقائع الأكاديمية الوطنية لعلوم الولايات المتحدة الأمريكية ، doi: 10.1073/pnas.2123512119
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من الكربون الموجز عن طريق البريد الإلكتروني. تعرف على المزيد حول النشرة الإخبارية هنا.
تلقي ملخصات منسقة لجميع المقالات والأوراق الرئيسية من الكربون الموجز عن طريق البريد الإلكتروني. تعرف على المزيد حول النشرة الإخبارية هنا.
تم نشره تحت رخصة CC. يمكنك إعادة إنتاج المواد غير المتكيفة بالكامل للاستخدام غير التجاري مع رابط إلى موجز الكربون ورابط للمقالة. يرجى الاتصال بنا للاستخدام التجاري.