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 "ruxindo corenta graos", "furioso cincuenta graos" e "chillando sesenta graos". As ondas alcanzan a friolera de 78 pés (24 metros).
Como todos sabemos, nada no hemisferio norte pode igualar as fortes tormentas, o vento e as 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 evidencias procedentes de observacións, teorías e modelos climáticos, os nosos resultados apuntan ao papel fundamental das "cintas transportadoras" oceánicas globais e das grandes montañas no hemisferio norte.
Tamén demostramos que, co tempo, as tormentas no hemisferio sur volvéronse máis intensas, mentres que as do hemisferio norte non. Isto é coherente coa modelización do modelo climático do quecemento global.
Estes cambios son importantes porque sabemos que as tormentas máis fortes poden provocar impactos máis graves, como ventos, temperaturas e precipitacións extremos.
Durante moito tempo, a maioría das observacións do tempo na Terra realizáronse desde terra. Isto proporcionoulles aos científicos unha imaxe clara da tormenta no hemisferio norte. Non obstante, no hemisferio sur, que abrangue arredor do 20 % da terra, non obtivemos unha imaxe clara das tormentas ata que as observacións por satélite estiveron dispoñibles a finais da década de 1970.
A partir de décadas de observación desde o comezo da era dos satélites, sabemos que as tormentas no hemisferio sur son aproximadamente un 24 por cento máis fortes que as do hemisferio norte.
Isto móstrase no mapa seguinte, que mostra a intensidade media anual das tormentas observada para o hemisferio sur (arriba) e o hemisferio norte (centro) e a diferenza entre eles (abaixo) desde 1980 ata 2018. (Teña en conta que o Polo Sur está na parte superior da comparación entre o primeiro e o último mapa).
O mapa mostra a intensidade persistentemente alta das tormentas no océano Austral no hemisferio sur e a súa concentración nos océanos Pacífico e Atlántico (sombreado en laranxa) no hemisferio norte. O mapa de diferenzas mostra que as tormentas son máis fortes no hemisferio sur que no hemisferio norte (sombreado laranxa) na maioría das latitudes.
Aínda que existen moitas teorías diferentes, ningunha ofrece unha explicación definitiva para a diferenza nas tormentas entre os dous hemisferios.
Descubrir as razóns semella unha tarefa difícil. Como comprender un sistema tan complexo que abrangue miles de quilómetros como a atmosfera? Non podemos meter a Terra nun frasco 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 usámolas para comprender a atmosfera e o clima da Terra.
O exemplo máis famoso desta estratexia é o traballo pioneiro do doutor Shuro Manabe, que recibiu o Premio Nobel de Física en 2021 «pola súa predición fiable do quecemento global». As súas predicións baséanse en modelos físicos do clima da Terra, que van desde os modelos de temperatura unidimensionais máis sinxelos ata modelos tridimensionais completos. Estuda a resposta do clima ao aumento dos niveis de dióxido de carbono na atmosfera mediante modelos de complexidade física variable e monitoriza os sinais emerxentes dos fenómenos físicos subxacentes.
Para comprender mellor as tormentas no hemisferio sur, recompilamos varias evidencias, incluídos datos de modelos climáticos baseados na 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 do Sol de xeito desigual. A maior parte da enerxía recíbese e absórbese no ecuador, onde os raios solares inciden na superficie máis directamente. 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 ocorre a través dun proceso coñecido como "inestabilidade baroclínica".
Esta opinión 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. En cambio, a nosa análise observacional suxire que a diferenza na intensidade das tormentas 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 polo fondo oceánico, ascende arredor da Antártida e flúe de volta cara ao norte ao longo do ecuador, transportando enerxía con ela. 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 no hemisferio sur que no hemisferio norte, o que provoca tormentas máis severas no hemisferio sur.
O segundo factor son as grandes montañas do hemisferio norte que, como suxería o traballo anterior de Manabe, amortecen as tormentas. As correntes de aire sobre grandes cordilleiras crean máximos e mínimos fixos que reducen a cantidade de enerxía dispoñible para as tormentas.
Non obstante, a análise dos datos observados por si soa 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, precisamos usar modelos climáticos para estudar como cambian as tormentas cando se eliminan diferentes factores.
Cando suavizamos as montañas da Terra na simulación, a diferenza na intensidade das tormentas entre os hemisferios reduciuse á metade. Cando eliminamos a cinta transportadora do océano, a outra metade da diferenza de tormentas desapareceu. Así, por primeira vez, descubrimos unha explicación concreta para as tormentas no hemisferio sur.
Dado que as tormentas están asociadas a graves impactos sociais, como ventos, temperaturas e precipitacións extremos, a pregunta importante que debemos responder é se as futuras tormentas serán máis fortes ou máis débiles.
Recibe resumos seleccionados de todos os artigos e documentos clave de Carbon Brief por correo electrónico. Obtén máis información sobre o noso boletín informativo aquí.
Recibe resumos seleccionados de todos os artigos e documentos clave de Carbon Brief por correo electrónico. Obtén máis información sobre o noso boletín informativo aquí.
Unha ferramenta fundamental para preparar as sociedades para afrontar os efectos do cambio climático é a elaboración de previsións baseadas en modelos climáticos. Un novo estudo suxire que as tormentas medias do hemisferio sur faranse 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 contrapostos entre o quecemento nos trópicos, que fai que as tormentas sexan máis fortes, e o rápido quecemento no Ártico, que as debilita.
Non obstante, o clima aquí e agora está a cambiar. Cando observamos os cambios das últimas décadas, vemos que as tormentas medias volvéronse máis intensas ao longo do ano no hemisferio sur, mentres que os cambios no hemisferio norte foron insignificantes, o que coincide coas predicións dos modelos climáticos durante o mesmo período.
Aínda que os modelos subestiman o sinal, indican que os cambios se producen polas mesmas razóns físicas. É dicir, os cambios no océano aumentan as tormentas porque a auga máis cálida se move cara ao ecuador e a auga máis fría sae á superficie arredor da Antártida para substituíla, o que resulta nun contraste máis forte entre o ecuador e os polos.
No hemisferio norte, os cambios oceánicos compénsanse coa perda de xeo mariño e neve, o que fai que o Ártico absorba máis luz solar e debilite o contraste entre o ecuador e os polos.
Hai moito en xogo en conseguir a resposta correcta. 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) Tormentas no hemisferio sur debido ás formas do terreo e á circulación oceánica, Actas da Academia Nacional de Ciencias dos Estados Unidos de América, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Recibe resumos seleccionados de todos os artigos e documentos clave de Carbon Brief por correo electrónico. Obtén máis información sobre o noso boletín informativo aquí.
Recibe resumos seleccionados de todos os artigos e documentos clave de Carbon Brief por correo electrónico. Obtén máis información sobre o noso boletín informativo 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.