ศาสตราจารย์ทิฟฟานี่ ชอว์ ศาสตราจารย์ภาควิชาธรณีศาสตร์ มหาวิทยาลัยชิคาโก
ซีกโลกใต้เป็นสถานที่ที่ปั่นป่วนมากลมในละติจูดต่างๆ ได้รับการอธิบายว่า "คำรามสี่สิบองศา" "รุนแรงห้าสิบองศา" และ "กรีดร้องหกสิบองศา"คลื่นสูงถึง 78 ฟุต (24 เมตร)
อย่างที่เราทราบกันดีว่าไม่มีสิ่งใดในซีกโลกเหนือที่จะเทียบได้กับพายุ ลม และคลื่นที่รุนแรงในซีกโลกใต้ทำไม
ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Proceedings of the National Academy of Sciences เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันได้ค้นพบว่าเหตุใดพายุจึงเกิดขึ้นบ่อยในซีกโลกใต้มากกว่าในซีกโลกเหนือ
เมื่อรวมหลักฐานหลายบรรทัดจากการสังเกต ทฤษฎี และแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ ผลลัพธ์ของเราชี้ให้เห็นถึงบทบาทพื้นฐานของ "สายพานลำเลียง" ในมหาสมุทรทั่วโลกและภูเขาขนาดใหญ่ในซีกโลกเหนือ
เรายังแสดงให้เห็นว่าเมื่อเวลาผ่านไป พายุในซีกโลกใต้รุนแรงขึ้น ในขณะที่พายุในซีกโลกเหนือไม่เกิดซึ่งสอดคล้องกับแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลกร้อน
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความสำคัญเนื่องจากเราทราบดีว่าพายุที่แรงขึ้นสามารถนำไปสู่ผลกระทบที่รุนแรงกว่า เช่น ลมแรง อุณหภูมิ และปริมาณน้ำฝน
เป็นเวลานานแล้วที่การสังเกตสภาพอากาศบนโลกส่วนใหญ่ทำมาจากบนบกสิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เห็นภาพที่ชัดเจนของพายุในซีกโลกเหนืออย่างไรก็ตาม ในซีกโลกใต้ซึ่งครอบคลุมประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของแผ่นดิน เราไม่ได้รับภาพที่ชัดเจนของพายุจนกระทั่งมีการสังเกตการณ์ด้วยดาวเทียมในช่วงปลายทศวรรษ 1970
จากการสังเกตการณ์หลายทศวรรษตั้งแต่เริ่มยุคดาวเทียม เราทราบว่าพายุในซีกโลกใต้มีกำลังแรงกว่าพายุในซีกโลกเหนือประมาณ 24 เปอร์เซ็นต์
สิ่งนี้แสดงในแผนที่ด้านล่าง ซึ่งแสดงความเข้มพายุเฉลี่ยต่อปีที่สังเกตได้สำหรับซีกโลกใต้ (บนสุด) ซีกโลกเหนือ (กลาง) และความแตกต่างระหว่างพายุทั้งสอง (ล่าง) ตั้งแต่ปี 1980 ถึง 2018 (โปรดทราบว่าขั้วโลกใต้อยู่ที่ ด้านบนของการเปรียบเทียบระหว่างแผนที่แรกและแผนที่สุดท้าย)
แผนที่แสดงความรุนแรงสูงอย่างต่อเนื่องของพายุในมหาสมุทรใต้ในซีกโลกใต้และความเข้มข้นของพายุในมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรแอตแลนติก (แรเงาเป็นสีส้ม) ในซีกโลกเหนือแผนที่ความแตกต่างแสดงให้เห็นว่าพายุในซีกโลกใต้มีกำลังแรงกว่าในซีกโลกเหนือ (แรเงาสีส้ม) ที่ละติจูดส่วนใหญ่
แม้ว่าจะมีทฤษฎีต่างๆ มากมาย แต่ก็ไม่มีใครให้คำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับความแตกต่างของพายุระหว่างซีกโลกทั้งสองได้
การค้นหาสาเหตุดูเหมือนจะเป็นงานที่ยากจะเข้าใจระบบที่ซับซ้อนดังกล่าวซึ่งครอบคลุมชั้นบรรยากาศหลายพันกิโลเมตรได้อย่างไรเราไม่สามารถเอาโลกใส่ขวดแล้วศึกษาได้อย่างไรก็ตาม นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ผู้ศึกษาฟิสิกส์ของสภาพอากาศกำลังทำอยู่เราใช้กฎของฟิสิกส์และใช้เพื่อทำความเข้าใจบรรยากาศและสภาพอากาศของโลก
ตัวอย่างที่โด่งดังที่สุดของแนวทางนี้คือผลงานบุกเบิกของ ดร. ชูโระ มานาเบะ ผู้ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2564 “จากการทำนายภาวะโลกร้อนที่เชื่อถือได้”การคาดการณ์ขึ้นอยู่กับแบบจำลองทางกายภาพของภูมิอากาศของโลก ตั้งแต่แบบจำลองอุณหภูมิหนึ่งมิติที่ง่ายที่สุดไปจนถึงแบบจำลองสามมิติที่สมบูรณ์ศึกษาการตอบสนองของสภาพอากาศต่อระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศผ่านแบบจำลองของความซับซ้อนทางกายภาพที่แตกต่างกัน และตรวจสอบสัญญาณที่เกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ทางกายภาพพื้นฐาน
เพื่อให้เข้าใจพายุในซีกโลกใต้มากขึ้น เราได้รวบรวมหลักฐานหลายบรรทัด รวมถึงข้อมูลจากแบบจำลองภูมิอากาศตามฟิสิกส์ในขั้นตอนแรก เราศึกษาการสังเกตการณ์ในแง่ของการกระจายพลังงานทั่วโลก
เนื่องจากโลกเป็นทรงกลม พื้นผิวจึงได้รับรังสีดวงอาทิตย์จากดวงอาทิตย์อย่างไม่สม่ำเสมอพลังงานส่วนใหญ่ได้รับและดูดซับที่บริเวณเส้นศูนย์สูตร ซึ่งรังสีดวงอาทิตย์จะตกกระทบพื้นผิวโดยตรงมากกว่าในทางตรงกันข้าม เสาที่แสงตกกระทบในมุมสูงชันจะได้รับพลังงานน้อยกว่า
การวิจัยหลายทศวรรษแสดงให้เห็นว่าความแรงของพายุมาจากความแตกต่างของพลังงานโดยพื้นฐานแล้วพวกมันจะแปลงพลังงาน "คงที่" ที่เก็บไว้ในส่วนต่างนี้เป็นพลังงาน "จลน์" ของการเคลื่อนที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "ความไม่แน่นอนของบรรยากาศ"
มุมมองนี้ชี้ให้เห็นว่าแสงแดดที่ตกกระทบไม่สามารถอธิบายจำนวนพายุที่มากขึ้นในซีกโลกใต้ได้ เนื่องจากซีกโลกทั้งสองได้รับแสงแดดในปริมาณที่เท่ากันการวิเคราะห์เชิงสังเกตการณ์ของเราชี้ให้เห็นว่าความแตกต่างของความรุนแรงของพายุระหว่างทิศใต้และทิศเหนืออาจเกิดจากปัจจัยสองประการ
ประการแรก การขนส่งพลังงานจากมหาสมุทร ซึ่งมักเรียกกันว่า "สายพานลำเลียง"น้ำจะจมลงใกล้กับขั้วโลกเหนือ ไหลไปตามพื้นมหาสมุทร เพิ่มขึ้นรอบแอนตาร์กติกา และไหลย้อนขึ้นไปทางเหนือตามเส้นศูนย์สูตร โดยนำพาพลังงานไปด้วยผลลัพธ์ที่ได้คือการถ่ายโอนพลังงานจากแอนตาร์กติกาไปยังขั้วโลกเหนือสิ่งนี้ทำให้เกิดความแตกต่างของพลังงานระหว่างเส้นศูนย์สูตรและขั้วโลกในซีกโลกใต้มากกว่าในซีกโลกเหนือ ส่งผลให้เกิดพายุรุนแรงในซีกโลกใต้
ปัจจัยที่สองคือภูเขาขนาดใหญ่ในซีกโลกเหนือ ซึ่งตามงานเขียนก่อนหน้านี้ของมานาเบะได้แนะนำไว้ พายุจะรองรับกระแสลมเหนือแนวเทือกเขาขนาดใหญ่สร้างระดับสูงสุดและต่ำสุดคงที่ ซึ่งลดปริมาณพลังงานที่มีสำหรับพายุ
อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ข้อมูลที่สังเกตเพียงอย่างเดียวไม่สามารถยืนยันสาเหตุเหล่านี้ได้ เนื่องจากมีหลายปัจจัยที่ทำงานและโต้ตอบพร้อมกันมากเกินไปนอกจากนี้ เราไม่สามารถยกเว้นแต่ละสาเหตุเพื่อทดสอบความสำคัญของพวกเขา
ในการทำเช่นนี้ เราจำเป็นต้องใช้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศเพื่อศึกษาว่าพายุเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อปัจจัยต่างๆ ถูกลบออกไป
เมื่อเราปรับภูเขาของโลกให้เรียบในการจำลอง ความแตกต่างของความรุนแรงของพายุระหว่างซีกโลกจะลดลงครึ่งหนึ่งเมื่อเราถอดสายพานลำเลียงของมหาสมุทรออก ความแตกต่างของพายุอีกครึ่งหนึ่งก็หายไปดังนั้น เป็นครั้งแรกที่เราเปิดเผยคำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับพายุในซีกโลกใต้
เนื่องจากพายุมีความเกี่ยวข้องกับผลกระทบทางสังคมที่รุนแรง เช่น ลมแรง อุณหภูมิ และปริมาณน้ำฝน คำถามสำคัญที่เราต้องตอบคือ พายุในอนาคตจะแรงกว่าหรืออ่อนกว่า
รับบทสรุปของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจาก Carbon Brief ทางอีเมลค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
รับบทสรุปของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจาก Carbon Brief ทางอีเมลค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
เครื่องมือสำคัญในการเตรียมสังคมให้พร้อมรับมือกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ คือ การจัดเตรียมการพยากรณ์ตามแบบจำลองสภาพภูมิอากาศการศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่าพายุในซีกโลกใต้โดยเฉลี่ยจะรุนแรงขึ้นในช่วงปลายศตวรรษนี้
ในทางตรงกันข้าม การเปลี่ยนแปลงของความรุนแรงเฉลี่ยต่อปีของพายุในซีกโลกเหนือคาดว่าจะอยู่ในระดับปานกลางส่วนหนึ่งเป็นผลจากผลกระทบตามฤดูกาลที่แข่งขันกันระหว่างภาวะโลกร้อนในเขตร้อน ซึ่งทำให้พายุรุนแรงขึ้น และภาวะโลกร้อนอย่างรวดเร็วในอาร์กติก ซึ่งทำให้พายุอ่อนลง
อย่างไรก็ตามสภาพอากาศที่นี่และตอนนี้กำลังเปลี่ยนแปลงเมื่อเราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา เราพบว่าพายุโดยเฉลี่ยมีความรุนแรงมากขึ้นตลอดทั้งปีในซีกโลกใต้ ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงในซีกโลกเหนือนั้นเล็กน้อย ซึ่งสอดคล้องกับการทำนายแบบจำลองสภาพภูมิอากาศในช่วงเวลาเดียวกัน .
แม้ว่าแบบจำลองจะประเมินสัญญาณต่ำเกินไป แต่ก็บ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นด้วยเหตุผลทางกายภาพเดียวกันนั่นคือ การเปลี่ยนแปลงในมหาสมุทรทำให้เกิดพายุเพิ่มขึ้น เนื่องจากน้ำอุ่นเคลื่อนตัวเข้าหาเส้นศูนย์สูตรและน้ำที่เย็นกว่าถูกพัดพาไปที่พื้นผิวรอบแอนตาร์กติกาเพื่อแทนที่ ส่งผลให้เกิดความแตกต่างระหว่างเส้นศูนย์สูตรและขั้วโลกมากขึ้น
ในซีกโลกเหนือ การเปลี่ยนแปลงของมหาสมุทรถูกชดเชยด้วยการสูญเสียน้ำแข็งในทะเลและหิมะ ทำให้อาร์กติกดูดซับแสงอาทิตย์มากขึ้นและทำให้คอนทราสต์ระหว่างเส้นศูนย์สูตรกับขั้วโลกอ่อนลง
เดิมพันสูงที่จะได้คำตอบที่ถูกต้องการทำงานในอนาคตจะมีความสำคัญในการพิจารณาว่าเหตุใดแบบจำลองจึงประเมินค่าสัญญาณที่สังเกตได้ต่ำเกินไป แต่การได้คำตอบที่ถูกต้องด้วยเหตุผลทางกายภาพที่ถูกต้องก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน
เซียว, ต. และคณะ(พ.ศ. 2565) พายุในซีกโลกใต้เนื่องจากธรณีสัณฐานและการไหลเวียนของมหาสมุทร การดำเนินการของ National Academy of Sciences แห่งสหรัฐอเมริกา ดอย: 10.1073/pnas.2123512119
รับบทสรุปของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจาก Carbon Brief ทางอีเมลค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
รับบทสรุปของบทความและเอกสารสำคัญทั้งหมดจาก Carbon Brief ทางอีเมลค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับจดหมายข่าวของเราที่นี่
เผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาต CCคุณสามารถทำซ้ำเนื้อหาที่ไม่ได้ดัดแปลงทั้งหมดเพื่อการใช้งานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์โดยมีลิงก์ไปยัง Carbon Brief และลิงก์ไปยังบทความโปรดติดต่อเราเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์