ศาสตราจารย์ทิฟฟานี่ชอว์ศาสตราจารย์ภาควิชาธรณีศาสตร์มหาวิทยาลัยชิคาโก
ซีกโลกใต้เป็นสถานที่ที่วุ่นวายมาก ลมที่ละติจูดต่าง ๆ ได้รับการอธิบายว่า“ คำรามสี่สิบองศา”,“ Furious Fifty Degrees” และ“ กรีดร้องหกสิบองศา” คลื่นไปถึง 78 ฟุต (24 เมตร)
อย่างที่เราทุกคนรู้ว่าไม่มีสิ่งใดในซีกโลกเหนือที่สามารถจับคู่พายุที่รุนแรงลมและคลื่นในซีกโลกใต้ ทำไม
ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในการดำเนินการของ National Academy of Sciences เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันค้นพบว่าทำไมพายุจึงพบได้บ่อยในซีกโลกใต้มากกว่าในภาคเหนือ
เมื่อรวมหลักฐานหลายบรรทัดจากการสังเกตทฤษฎีและแบบจำลองสภาพภูมิอากาศผลลัพธ์ของเราชี้ไปที่บทบาทพื้นฐานของ“ สายพานลำเลียง” มหาสมุทรโลกและภูเขาขนาดใหญ่ในซีกโลกเหนือ
นอกจากนี้เรายังแสดงให้เห็นว่าเมื่อเวลาผ่านไปพายุในซีกโลกใต้ก็รุนแรงขึ้นในขณะที่ผู้ที่อยู่ในซีกโลกเหนือไม่ได้ สิ่งนี้สอดคล้องกับการสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศของภาวะโลกร้อน
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความสำคัญเพราะเรารู้ว่าพายุที่แข็งแกร่งสามารถนำไปสู่ผลกระทบที่รุนแรงมากขึ้นเช่นลมรุนแรงอุณหภูมิและปริมาณน้ำฝน
เป็นเวลานานการสังเกตส่วนใหญ่ของสภาพอากาศบนโลกนั้นทำจากแผ่นดิน สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีภาพที่ชัดเจนของพายุในซีกโลกเหนือ อย่างไรก็ตามในซีกโลกใต้ซึ่งครอบคลุมประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของแผ่นดินเราไม่ได้รับภาพที่ชัดเจนของพายุจนกว่าการสังเกตการณ์ดาวเทียมจะมีอยู่ในช่วงปลายทศวรรษ 1970
จากการสังเกตมานานหลายทศวรรษนับตั้งแต่เริ่มต้นของยุคดาวเทียมเรารู้ว่าพายุในซีกโลกใต้นั้นแข็งแกร่งกว่า 24 % ในซีกโลกเหนือ
สิ่งนี้แสดงในแผนที่ด้านล่างซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเข้มของพายุเฉลี่ยต่อปีโดยเฉลี่ยที่สังเกตได้สำหรับซีกโลกใต้ (บนสุด) ซีกโลกเหนือ (ตรงกลาง) และความแตกต่างระหว่างพวกเขา (ด้านล่าง) จากปี 1980 ถึง 2018 (โปรดทราบว่าขั้วโลกใต้อยู่ที่ด้านบนของการเปรียบเทียบระหว่างแผนที่แรกและแผนที่สุดท้าย)
แผนที่แสดงให้เห็นถึงความเข้มสูงของพายุในมหาสมุทรใต้ในซีกโลกใต้และความเข้มข้นของพวกเขาในมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรแอตแลนติก (แรเงาในสีส้ม) ในซีกโลกเหนือ แผนที่ความแตกต่างแสดงให้เห็นว่าพายุมีความแข็งแกร่งในซีกโลกใต้มากกว่าในซีกโลกเหนือ (การแรเงาสีส้ม) ที่ละติจูดส่วนใหญ่
แม้ว่าจะมีทฤษฎีที่แตกต่างกันมากมาย แต่ก็ไม่มีใครเสนอคำอธิบายที่ชัดเจนสำหรับความแตกต่างของพายุระหว่างซีกโลกทั้งสอง
การค้นหาเหตุผลดูเหมือนจะเป็นงานที่ยาก จะเข้าใจระบบที่ซับซ้อนซึ่งครอบคลุมหลายพันกิโลเมตรเป็นบรรยากาศ? เราไม่สามารถวางโลกไว้ในขวดและศึกษาได้ อย่างไรก็ตามนี่เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาฟิสิกส์ของสภาพภูมิอากาศกำลังทำอยู่ เราใช้กฎของฟิสิกส์และใช้พวกเขาเพื่อทำความเข้าใจบรรยากาศและสภาพภูมิอากาศของโลก
ตัวอย่างที่โด่งดังที่สุดของวิธีการนี้คืองานบุกเบิกของดร. ชูโรมานาเบะผู้ได้รับรางวัลโนเบลปี 2564 ในสาขาฟิสิกส์“ สำหรับการทำนายภาวะโลกร้อนที่น่าเชื่อถือของเขา” การทำนายของมันขึ้นอยู่กับแบบจำลองทางกายภาพของสภาพภูมิอากาศของโลกตั้งแต่แบบจำลองอุณหภูมิหนึ่งมิติที่ง่ายที่สุดไปจนถึงแบบจำลองสามมิติที่เต็มเปี่ยม มันศึกษาการตอบสนองของสภาพภูมิอากาศต่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศผ่านแบบจำลองของความซับซ้อนทางกายภาพที่แตกต่างกันและตรวจสอบสัญญาณที่เกิดขึ้นใหม่จากปรากฏการณ์ทางกายภาพพื้นฐาน
เพื่อให้เข้าใจถึงพายุมากขึ้นในซีกโลกใต้เราได้รวบรวมหลักฐานหลายบรรทัดรวมถึงข้อมูลจากแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่ใช้ฟิสิกส์ ในขั้นตอนแรกเราศึกษาการสังเกตในแง่ของการกระจายพลังงานทั่วโลก
เนื่องจากโลกเป็นทรงกลมพื้นผิวของมันจึงได้รับรังสีแสงอาทิตย์อย่างไม่สม่ำเสมอจากดวงอาทิตย์ พลังงานส่วนใหญ่ได้รับและดูดซับที่เส้นศูนย์สูตรซึ่งรังสีของดวงอาทิตย์กระทบพื้นผิวโดยตรงมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามเสาที่แสงกระทบในมุมที่สูงชันจะได้รับพลังงานน้อยลง
ทศวรรษของการวิจัยแสดงให้เห็นว่าความแข็งแกร่งของพายุมาจากความแตกต่างของพลังงานนี้ โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาแปลงพลังงาน“ คงที่” ที่เก็บไว้ในความแตกต่างนี้เป็นพลังงาน“ จลน์” ของการเคลื่อนไหว การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "ความไม่แน่นอนของ baroclinic"
มุมมองนี้แสดงให้เห็นว่าแสงแดดที่เกิดขึ้นไม่สามารถอธิบายจำนวนพายุที่มากขึ้นในซีกโลกใต้เนื่องจากซีกโลกทั้งสองได้รับแสงแดดในปริมาณเท่ากัน การวิเคราะห์เชิงสังเกตการณ์ของเราแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างของความเข้มของพายุระหว่างใต้และทิศเหนืออาจเกิดจากปัจจัยสองประการที่แตกต่างกัน
ประการแรกการขนส่งพลังงานมหาสมุทรมักเรียกกันว่า "สายพานลำเลียง" น้ำจมอยู่ใกล้ขั้วโลกเหนือไหลไปตามพื้นมหาสมุทรเพิ่มขึ้นรอบ ๆ ทวีปแอนตาร์กติกาและไหลกลับไปทางเหนือไปตามเส้นศูนย์สูตรถือพลังงานด้วย ผลลัพธ์ที่ได้คือการถ่ายโอนพลังงานจากทวีปแอนตาร์กติกาไปยังขั้วโลกเหนือ สิ่งนี้สร้างความแตกต่างของพลังงานระหว่างเส้นศูนย์สูตรและเสาในซีกโลกใต้มากกว่าในซีกโลกเหนือทำให้เกิดพายุที่รุนแรงมากขึ้นในซีกโลกใต้
ปัจจัยที่สองคือภูเขาขนาดใหญ่ในซีกโลกเหนือซึ่งเป็นงานก่อนหน้าของมานาเบะที่แนะนำพายุ กระแสอากาศในเทือกเขาขนาดใหญ่สร้างเสียงสูงและต่ำที่ลดปริมาณพลังงานที่มีอยู่สำหรับพายุ
อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์ข้อมูลที่สังเกตได้เพียงอย่างเดียวไม่สามารถยืนยันสาเหตุเหล่านี้ได้เนื่องจากมีหลายปัจจัยที่ดำเนินการและโต้ตอบพร้อมกัน นอกจากนี้เราไม่สามารถยกเว้นสาเหตุของแต่ละบุคคลเพื่อทดสอบความสำคัญของพวกเขา
ในการทำเช่นนี้เราจำเป็นต้องใช้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศเพื่อศึกษาว่าพายุเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อปัจจัยต่าง ๆ ถูกลบออก
เมื่อเราทำให้ภูเขาของโลกราบรื่นในการจำลองความแตกต่างของความเข้มของพายุระหว่างซีกโลกก็ลดลงครึ่งหนึ่ง เมื่อเราถอดเข็มขัดสายพานลำเลียงของมหาสมุทรอีกครึ่งหนึ่งของความแตกต่างของพายุก็หายไป ดังนั้นเป็นครั้งแรกที่เราค้นพบคำอธิบายที่เป็นรูปธรรมสำหรับพายุในซีกโลกใต้
เนื่องจากพายุเกี่ยวข้องกับผลกระทบทางสังคมที่รุนแรงเช่นลมรุนแรงอุณหภูมิและการเร่งรัดคำถามสำคัญที่เราต้องตอบคือพายุในอนาคตจะแข็งแกร่งขึ้นหรืออ่อนแอลง
รับบทสรุปที่รวบรวมไว้ของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจากบทสรุปคาร์บอนทางอีเมล ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
รับบทสรุปที่รวบรวมไว้ของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจากบทสรุปคาร์บอนทางอีเมล ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
เครื่องมือสำคัญในการเตรียมสังคมเพื่อรับมือกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศคือการให้การคาดการณ์ตามแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าพายุซีกโลกใต้โดยเฉลี่ยจะรุนแรงขึ้นในช่วงปลายศตวรรษ
ในทางตรงกันข้ามการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นเฉลี่ยต่อปีของพายุในซีกโลกเหนือคาดว่าจะอยู่ในระดับปานกลาง ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากผลกระทบตามฤดูกาลของการแข่งขันระหว่างภาวะโลกร้อนในเขตร้อนซึ่งทำให้พายุแข็งแกร่งขึ้นและภาวะโลกร้อนอย่างรวดเร็วในแถบอาร์กติกซึ่งทำให้พวกเขาอ่อนแอลง
อย่างไรก็ตามสภาพภูมิอากาศที่นี่และตอนนี้กำลังเปลี่ยนแปลง เมื่อเราดูการเปลี่ยนแปลงในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาเราพบว่าพายุโดยเฉลี่ยมีความรุนแรงมากขึ้นตลอดระยะเวลาหนึ่งปีในซีกโลกใต้ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงในซีกโลกเหนือนั้นมีความสำคัญเล็กน้อยซึ่งสอดคล้องกับการคาดการณ์แบบจำลองสภาพภูมิอากาศในช่วงเวลาเดียวกัน
แม้ว่าแบบจำลองจะประเมินสัญญาณต่ำเกินไป แต่ก็บ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นด้วยเหตุผลทางกายภาพเดียวกัน นั่นคือการเปลี่ยนแปลงของมหาสมุทรเพิ่มพายุเนื่องจากน้ำอุ่นเคลื่อนไปทางเส้นศูนย์สูตรและน้ำที่เย็นกว่าจะถูกนำไปสู่พื้นผิวรอบแอนตาร์กติกาเพื่อแทนที่มันทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างเส้นศูนย์สูตรและเสา
ในซีกโลกเหนือการเปลี่ยนแปลงของมหาสมุทรจะถูกชดเชยด้วยการสูญเสียน้ำแข็งทะเลและหิมะทำให้อาร์กติกดูดซับแสงแดดมากขึ้นและลดความคมชัดระหว่างเส้นศูนย์สูตรและเสา
เงินเดิมพันของการได้รับคำตอบที่ถูกต้องสูง มันจะเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานในอนาคตเพื่อพิจารณาว่าทำไมแบบจำลองประมวลผลสัญญาณที่สังเกตได้ต่ำกว่า แต่มันจะสำคัญพอ ๆ กันที่จะได้รับคำตอบที่ถูกต้องด้วยเหตุผลทางกายภาพที่ถูกต้อง
Xiao, T. et al. (2022) พายุในซีกโลกใต้เนื่องจากภูมิประเทศและการไหลเวียนของมหาสมุทร, การดำเนินการของ National Academy of Sciences ของสหรัฐอเมริกา, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
รับบทสรุปที่รวบรวมไว้ของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจากบทสรุปคาร์บอนทางอีเมล ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
รับบทสรุปที่รวบรวมไว้ของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจากบทสรุปคาร์บอนทางอีเมล ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
เผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาต CC คุณสามารถทำซ้ำวัสดุที่ไม่ได้ปรับแต่งอย่างครบถ้วนสำหรับการใช้งานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์ด้วยลิงก์ไปยังบทสรุปคาร์บอนและลิงก์ไปยังบทความ กรุณาติดต่อเราเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์