Profesora Tiffany Shaw, profesora do Departamento de Xeociencias da Universidade de Chicago
O hemisferio sur é un lugar moi turbulento.Os ventos en varias latitudes foron descritos como "ruxendo corenta graos", "furiosos cincuenta graos" e "brindo sesenta graos".As ondas alcanzan os 24 metros (78 pés).
Como todos sabemos, nada no hemisferio norte pode igualar as fortes tormentas, ventos e ondas do hemisferio sur.Por que?
Nun novo estudo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, os meus colegas e eu descubrimos por que as tormentas son máis comúns no hemisferio sur que no norte.
Combinando varias liñas de evidencia de observacións, teoría e modelos climáticos, os nosos resultados apuntan ao papel fundamental das "cintas transportadoras" oceánicas globais e das grandes montañas do hemisferio norte.
Tamén demostramos que, co paso do tempo, as tormentas no hemisferio sur foron máis intensas, mentres que as do hemisferio norte non.Isto é consistente co modelo climático do quecemento global.
Estes cambios importan porque sabemos que as tormentas máis fortes poden provocar impactos máis graves, como ventos extremos, temperaturas e precipitacións.
Durante moito tempo, a maioría das observacións do tempo na Terra realizáronse desde a terra.Isto deu aos científicos unha imaxe clara da tormenta no hemisferio norte.Non obstante, no hemisferio sur, que abarca preto do 20 por cento da terra, non obtivemos unha imaxe clara das tormentas ata que as observacións por satélite estiveron dispoñibles a finais da década de 1970.
Por décadas de observación desde o inicio da era dos satélites, sabemos que as tormentas no hemisferio sur son un 24 por cento máis fortes que as do hemisferio norte.
Isto móstrase no seguinte mapa, que mostra a intensidade media anual de tormentas observada para o hemisferio sur (arriba), o hemisferio norte (centro) e a diferenza entre elas (abaixo) entre 1980 e 2018. (Nótese que o polo sur está en a parte superior da comparación entre o primeiro e o último mapa).
O mapa mostra a intensidade persistente das tormentas no Océano Austral no Hemisferio Sur e a súa concentración nos Océanos Pacífico e Atlántico (sombreados en laranxa) no Hemisferio Norte.O mapa de diferenzas mostra que as tormentas son máis fortes no hemisferio sur que no hemisferio norte (sombreamento laranxa) na maioría das latitudes.
Aínda que hai moitas teorías diferentes, ninguén ofrece unha explicación definitiva para a diferenza de tormentas entre os dous hemisferios.
Descubrir as razóns parece ser unha tarefa difícil.Como entender un sistema tan complexo que abarca miles de quilómetros como a atmosfera?Non podemos meter a Terra nun bote e estudala.Non obstante, isto é precisamente o que están a facer os científicos que estudan a física do clima.Aplicamos as leis da física e empregámolas para comprender a atmosfera e o clima da Terra.
O exemplo máis famoso deste enfoque é o traballo pioneiro do doutor Shuro Manabe, que recibiu o Premio Nobel de Física 2021 "pola súa predicción fiable do quecemento global".As súas predicións baséanse en modelos físicos do clima terrestre, que van desde os modelos de temperatura unidimensionales máis simples ata modelos tridimensionais completos.Estuda a resposta do clima ao aumento dos niveis de dióxido de carbono na atmosfera a través de modelos de complexidade física variable e supervisa os sinais emerxentes dos fenómenos físicos subxacentes.
Para comprender máis tormentas no hemisferio sur, recompilamos varias liñas de evidencia, incluíndo datos de modelos climáticos baseados en física.No primeiro paso, estudamos as observacións en termos de como se distribúe a enerxía pola Terra.
Dado que a Terra é unha esfera, a súa superficie recibe a radiación solar de forma desigual do Sol.A maior parte da enerxía recíbese e absorbe no ecuador, onde os raios solares inciden máis directamente na superficie.Pola contra, os polos que a luz incide en ángulos pronunciados reciben menos enerxía.
Décadas de investigación demostraron que a forza dunha tormenta provén desta diferenza de enerxía.Esencialmente, converten a enerxía "estática" almacenada nesta diferenza en enerxía "cinética" de movemento.Esta transición prodúcese a través dun proceso coñecido como "inestabilidade baroclínica".
Esta visión suxire que a luz solar incidente non pode explicar o maior número de tormentas no hemisferio sur, xa que ambos hemisferios reciben a mesma cantidade de luz solar.Pola contra, a nosa análise observacional suxire que a diferenza de intensidade da tormenta entre o sur e o norte podería deberse a dous factores diferentes.
En primeiro lugar, o transporte de enerxía oceánica, a miúdo denominado "cinta transportadora".A auga afúndese preto do Polo Norte, flúe ao longo do fondo do océano, sobe arredor da Antártida e flúe cara ao norte ao longo do ecuador, levando consigo enerxía.O resultado final é a transferencia de enerxía da Antártida ao Polo Norte.Isto crea un maior contraste enerxético entre o ecuador e os polos do hemisferio sur que no hemisferio norte, dando lugar a tormentas máis severas no hemisferio sur.
O segundo factor son as grandes montañas do hemisferio norte que, como suxeriu o traballo anterior de Manabe, amortecen as tormentas.As correntes de aire sobre as grandes cordilleiras crean altas e baixas fixas que reducen a cantidade de enerxía dispoñible para as tormentas.
Non obstante, a análise dos datos observados por si só non pode confirmar estas causas, porque demasiados factores operan e interactúan simultaneamente.Ademais, non podemos excluír causas individuais para comprobar a súa importancia.
Para iso, necesitamos utilizar modelos climáticos para estudar como cambian as tormentas cando se eliminan diferentes factores.
Cando suavizamos as montañas terrestres na simulación, a diferenza de intensidade das tormentas entre os hemisferios reduciuse á metade.Cando quitamos a cinta transportadora do océano, a outra metade da diferenza da tormenta desapareceu.Así, por primeira vez, descubrimos unha explicación concreta das tormentas no hemisferio sur.
Dado que as tormentas están asociadas con graves impactos sociais como ventos extremos, temperaturas e precipitacións, a pregunta importante que debemos responder é se as tormentas futuras serán máis fortes ou máis débiles.
Reciba resumos seleccionados de todos os artigos e artigos clave de Carbon Brief por correo electrónico.Consulta máis información sobre o noso boletín aquí.
Reciba resumos seleccionados de todos os artigos e artigos clave de Carbon Brief por correo electrónico.Consulta máis información sobre o noso boletín aquí.
Unha ferramenta fundamental para preparar as sociedades para facer fronte aos efectos do cambio climático é a subministración de previsións baseadas en modelos climáticos.Un novo estudo suxire que as tormentas medias do hemisferio sur serán máis intensas cara a finais de século.
Pola contra, prevese que os cambios na intensidade media anual das tormentas no hemisferio norte sexan moderados.Isto débese en parte aos efectos estacionais que compiten entre o quecemento nos trópicos, que fai que as tormentas sexan máis fortes, e o rápido quecemento no Ártico, que as fai máis débiles.
Non obstante, o clima aquí e agora está cambiando.Cando observamos os cambios durante as últimas décadas, atopámonos con que as tormentas medias se fixeron máis intensas ao longo do ano no hemisferio sur, mentres que os cambios no hemisferio norte foron insignificantes, en consonancia coas predicións do modelo climático durante o mesmo período. .
Aínda que os modelos subestiman o sinal, indican cambios que se producen polas mesmas razóns físicas.É dicir, os cambios no océano aumentan as tormentas porque a auga máis cálida móvese cara ao ecuador e a auga máis fría lévase á superficie ao redor da Antártida para substituíla, o que produce un contraste máis forte entre o ecuador e os polos.
No hemisferio norte, os cambios oceánicos vense compensados ​​pola perda de xeo mariño e neve, o que fai que o Ártico absorba máis luz solar e debilita o contraste entre o ecuador e os polos.
O xogo de obter a resposta correcta é alto.Será importante para o traballo futuro determinar por que os modelos subestiman o sinal observado, pero será igualmente importante obter a resposta correcta polas razóns físicas correctas.
Xiao, T. et al.(2022) Storms in the Southern Hemisphere due to landforms and ocean circulation, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Reciba resumos seleccionados de todos os artigos e artigos clave de Carbon Brief por correo electrónico.Consulta máis información sobre o noso boletín aquí.
Reciba resumos seleccionados de todos os artigos e artigos clave de Carbon Brief por correo electrónico.Consulta máis información sobre o noso boletín aquí.
Publicado baixo licenza CC.Podes reproducir o material non adaptado na súa totalidade para uso non comercial cunha ligazón ao Carbon Brief e unha ligazón ao artigo.Póñase en contacto connosco para uso comercial.