Yr Athro Tiffany Shaw, Athro, Adran Geowyddorau, Prifysgol Chicago
Mae Hemisffer y De yn lle cythryblus iawn. Disgrifiwyd gwyntoedd ar wahanol ledredau fel “rhuo deugain gradd”, “hanner cant o raddau cynddeiriog”, a “sgrechian chwe deg gradd”. Mae tonnau'n cyrraedd 78 troedfedd (24 metr).
Fel y gwyddom i gyd, ni all unrhyw beth yn hemisffer y gogledd gyd -fynd â'r stormydd, y gwynt a'r tonnau difrifol yn hemisffer y de. Pam?
Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd yn Nhrafodion yr Academi Wyddorau Genedlaethol, mae fy nghydweithwyr a minnau'n datgelu pam mae stormydd yn fwy cyffredin yn Hemisffer y De nag yn y Gogledd.
Gan gyfuno sawl llinell o dystiolaeth o arsylwadau, theori a modelau hinsawdd, mae ein canlyniadau'n tynnu sylw at rôl sylfaenol “gwregysau cludo” cefnogaidd byd -eang a mynyddoedd mawr yn hemisffer y gogledd.
Rydym hefyd yn dangos, dros amser, bod stormydd yn hemisffer y de wedi dod yn ddwysach, tra na wnaeth y rhai yn hemisffer y gogledd. Mae hyn yn gyson â modelu modelau hinsawdd o gynhesu byd -eang.
Mae'r newidiadau hyn yn bwysig oherwydd ein bod yn gwybod y gall stormydd cryfach arwain at effeithiau mwy difrifol fel gwyntoedd eithafol, tymereddau a glawiad.
Am amser hir, gwnaed y mwyafrif o arsylwadau o'r tywydd ar y ddaear o dir. Rhoddodd hyn ddarlun clir o'r storm yn hemisffer y gogledd. Fodd bynnag, yn Hemisffer y De, sy'n gorchuddio tua 20 y cant o'r tir, ni chawsom ddarlun clir o stormydd nes i arsylwadau lloeren ddod ar gael ar ddiwedd y 1970au.
O ddegawdau o arsylwi ers dechrau'r oes loeren, gwyddom fod stormydd yn hemisffer y de tua 24 y cant yn gryfach na'r rhai yn hemisffer y gogledd.
Dangosir hyn yn y map isod, sy'n dangos y dwyster storm blynyddol cyfartalog a welwyd ar gyfer hemisffer y de (brig), hemisffer y gogledd (canol) a'r gwahaniaeth rhyngddynt (gwaelod) rhwng 1980 a 2018. (Sylwch fod polyn y de ar frig y gymhariaeth rhwng y mapiau cyntaf a'r mapiau olaf.))
Mae'r map yn dangos dwyster parhaus uchel y stormydd yn y Cefnfor Deheuol yn hemisffer y de a'u crynodiad yn y Môr Tawel a Chefnfor yr Iwerydd (wedi'u cysgodi mewn oren) yn hemisffer y gogledd. Mae'r map gwahaniaeth yn dangos bod stormydd yn gryfach yn hemisffer y de nag yn hemisffer y gogledd (cysgodi oren) ar y mwyafrif o ledredau.
Er bod yna lawer o wahanol ddamcaniaethau, nid oes unrhyw un yn cynnig esboniad diffiniol am y gwahaniaeth mewn stormydd rhwng y ddau hemisffer.
Mae'n ymddangos bod darganfod y rhesymau yn dasg anodd. Sut i ddeall system mor gymhleth sy'n rhychwantu miloedd o gilometrau â'r awyrgylch? Ni allwn roi'r ddaear mewn jar a'i hastudio. Fodd bynnag, dyma'n union yr hyn y mae gwyddonwyr sy'n astudio ffiseg yr hinsawdd yn ei wneud. Rydym yn cymhwyso deddfau ffiseg ac yn eu defnyddio i ddeall awyrgylch a hinsawdd y Ddaear.
Enghraifft enwocaf y dull hwn yw gwaith arloesol Dr. Shuro Manabe, a dderbyniodd Wobr Nobel 2021 mewn Ffiseg “am ei ragfynegiad dibynadwy o gynhesu byd -eang.” Mae ei ragfynegiadau yn seiliedig ar fodelau corfforol o hinsawdd y Ddaear, yn amrywio o'r modelau tymheredd un dimensiwn symlaf i fodelau tri dimensiwn llawn. Mae'n astudio ymateb yr hinsawdd i lefelau cynyddol carbon deuocsid yn yr atmosffer trwy fodelau o gymhlethdod corfforol amrywiol ac yn monitro signalau sy'n dod i'r amlwg o ffenomenau corfforol sylfaenol.
Er mwyn deall mwy o stormydd yn hemisffer y de, rydym wedi casglu sawl llinell o dystiolaeth, gan gynnwys data o fodelau hinsawdd sy'n seiliedig ar ffiseg. Yn y cam cyntaf, rydym yn astudio arsylwadau o ran sut mae egni yn cael ei ddosbarthu ar draws y ddaear.
Gan fod y ddaear yn sffêr, mae ei wyneb yn derbyn ymbelydredd solar yn anwastad o'r Haul. Mae'r rhan fwyaf o'r egni yn cael ei dderbyn a'i amsugno wrth y cyhydedd, lle mae pelydrau'r haul yn taro'r wyneb yn fwy uniongyrchol. Mewn cyferbyniad, mae polion sy'n goleuo'n taro ar onglau serth yn derbyn llai o egni.
Mae degawdau o ymchwil wedi dangos bod cryfder storm yn dod o'r gwahaniaeth hwn mewn egni. Yn y bôn, maent yn trosi'r egni “statig” sy'n cael ei storio yn y gwahaniaeth hwn yn egni “cinetig” cynnig. Mae'r trawsnewidiad hwn yn digwydd trwy broses o'r enw “ansefydlogrwydd baroclinig”.
Mae'r farn hon yn awgrymu na all golau haul digwyddiad esbonio'r nifer fwy o stormydd yn hemisffer y de, gan fod y ddau hemisffer yn derbyn yr un faint o olau haul. Yn lle hynny, mae ein dadansoddiad arsylwadol yn awgrymu y gallai'r gwahaniaeth mewn dwyster storm rhwng y de a'r gogledd fod oherwydd dau ffactor gwahanol.
Yn gyntaf, cludo ynni'r cefnfor, y cyfeirir ato'n aml fel y “cludfelt.” Mae dŵr yn suddo ger Pegwn y Gogledd, yn llifo ar hyd llawr y cefnfor, yn codi o amgylch Antarctica, ac yn llifo yn ôl i'r gogledd ar hyd y cyhydedd, gan gario egni gydag ef. Y canlyniad terfynol yw trosglwyddo egni o Antarctica i Begwn y Gogledd. Mae hyn yn creu mwy o wrthgyferbyniad egni rhwng y cyhydedd a'r polion yn hemisffer y de nag yn hemisffer y gogledd, gan arwain at stormydd mwy difrifol yn hemisffer y de.
Yr ail ffactor yw'r mynyddoedd mawr yn hemisffer y gogledd, a oedd, fel yr oedd gwaith cynharach Manabe yn awgrymu, yn lleddfu stormydd. Mae ceryntau aer dros fynyddoedd mawr yn creu uchafbwyntiau ac isafbwyntiau sefydlog sy'n lleihau faint o egni sydd ar gael ar gyfer stormydd.
Fodd bynnag, ni all dadansoddiad o ddata a arsylwyd yn unig gadarnhau'r achosion hyn, oherwydd mae gormod o ffactorau'n gweithredu ac yn rhyngweithio ar yr un pryd. Hefyd, ni allwn eithrio achosion unigol i brofi eu harwyddocâd.
I wneud hyn, mae angen i ni ddefnyddio modelau hinsawdd i astudio sut mae stormydd yn newid pan fydd gwahanol ffactorau'n cael eu tynnu.
Pan wnaethon ni lyfnhau mynyddoedd y Ddaear yn yr efelychiad, cafodd y gwahaniaeth mewn dwyster storm rhwng yr hemisfferau ei haneru. Pan wnaethon ni dynnu cludfelt y cefnfor, roedd hanner arall y gwahaniaeth storm wedi diflannu. Felly, am y tro cyntaf, rydym yn datgelu esboniad pendant am stormydd yn hemisffer y de.
Gan fod stormydd yn gysylltiedig ag effeithiau cymdeithasol difrifol fel gwyntoedd eithafol, tymereddau a dyodiad, y cwestiwn pwysig y mae'n rhaid i ni ei ateb yw a fydd stormydd yn y dyfodol yn gryfach neu'n wannach.
Derbyn crynodebau wedi'u curadu o'r holl erthyglau a phapurau allweddol o friff carbon trwy e -bost. Darganfyddwch fwy am ein cylchlythyr yma.
Derbyn crynodebau wedi'u curadu o'r holl erthyglau a phapurau allweddol o friff carbon trwy e -bost. Darganfyddwch fwy am ein cylchlythyr yma.
Offeryn allweddol wrth baratoi cymdeithasau i ymdopi ag effeithiau newid yn yr hinsawdd yw darparu rhagolygon yn seiliedig ar fodelau hinsawdd. Mae astudiaeth newydd yn awgrymu y bydd stormydd hemisffer y de ar gyfartaledd yn dod yn ddwysach tua diwedd y ganrif.
I'r gwrthwyneb, rhagwelir y bydd newidiadau yn nwyster blynyddol cyfartalog y stormydd yn hemisffer y gogledd yn gymedrol. Mae hyn yn rhannol oherwydd effeithiau tymhorol cystadleuol rhwng cynhesu yn y trofannau, sy'n gwneud stormydd yn gryfach, a chynhesu cyflym yn yr Arctig, sy'n eu gwneud yn wannach.
Fodd bynnag, mae'r hinsawdd yma ac yn awr yn newid. Pan edrychwn ar newidiadau dros yr ychydig ddegawdau diwethaf, rydym yn canfod bod stormydd ar gyfartaledd wedi dod yn fwy dwys yn ystod y flwyddyn yn hemisffer y de, tra bod newidiadau yn hemisffer y gogledd wedi bod yn ddibwys, yn gyson â rhagfynegiadau modelau hinsawdd dros yr un cyfnod.
Er bod y modelau'n tanamcangyfrif y signal, maent yn nodi newidiadau sy'n digwydd am yr un rhesymau corfforol. Hynny yw, mae newidiadau yn y cefnfor yn cynyddu stormydd oherwydd bod dŵr cynhesach yn symud tuag at y cyhydedd ac mae dŵr oerach yn cael ei ddwyn i'r wyneb o amgylch Antarctica i'w ddisodli, gan arwain at wrthgyferbyniad cryfach rhwng y cyhydedd a'r polion.
Yn hemisffer y gogledd, mae newidiadau cefnfor yn cael eu gwrthbwyso trwy golli rhew môr ac eira, gan beri i'r Arctig amsugno mwy o olau haul a gwanhau'r cyferbyniad rhwng y cyhydedd a'r polion.
Mae'r polion o gael yr ateb cywir yn uchel. Bydd yn bwysig i waith yn y dyfodol benderfynu pam mae'r modelau'n tanamcangyfrif y signal a arsylwyd, ond bydd yr un mor bwysig cael yr ateb cywir am y rhesymau corfforol cywir.
Xiao, T. et al. (2022) Stormydd yn Hemisffer y De oherwydd tirffurfiau a chylchrediad y cefnfor, Trafodion Academi Wyddorau Genedlaethol Unol Daleithiau America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Derbyn crynodebau wedi'u curadu o'r holl erthyglau a phapurau allweddol o friff carbon trwy e -bost. Darganfyddwch fwy am ein cylchlythyr yma.
Derbyn crynodebau wedi'u curadu o'r holl erthyglau a phapurau allweddol o friff carbon trwy e -bost. Darganfyddwch fwy am ein cylchlythyr yma.
Cyhoeddwyd o dan drwydded CC. Gallwch atgynhyrchu'r deunydd heb ei addasu yn ei gyfanrwydd at ddefnydd anfasnachol gyda dolen i'r briff carbon a dolen i'r erthygl. Cysylltwch â ni at ddefnydd masnachol.