Profesor Tiffany Shaw, Profesor, Departemen Geosains, Universitas Chicago
Belahan bumi selatan adalah tempat yang sangat bergejolak. Angin di berbagai lintang telah digambarkan sebagai "menggelegar empat puluh derajat", "menggelegar lima puluh derajat", dan "berteriak enam puluh derajat". Ombak mencapai ketinggian 24 meter.
Seperti yang kita semua tahu, tak ada satu pun di belahan bumi utara yang mampu menandingi badai, angin, dan ombak dahsyat di belahan bumi selatan. Mengapa?
Dalam studi baru yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences, saya dan rekan-rekan mengungkap mengapa badai lebih sering terjadi di belahan bumi selatan daripada di belahan bumi utara.
Dengan menggabungkan beberapa bukti dari pengamatan, teori, dan model iklim, hasil penelitian kami menunjukkan peran penting “ban berjalan” samudra global dan pegunungan besar di belahan bumi utara.
Kami juga menunjukkan bahwa, seiring waktu, badai di belahan bumi selatan menjadi lebih intens, sementara badai di belahan bumi utara tidak. Hal ini konsisten dengan pemodelan model iklim pemanasan global.
Perubahan ini penting karena kita tahu bahwa badai yang lebih kuat dapat menyebabkan dampak yang lebih parah seperti angin, suhu, dan curah hujan yang ekstrem.
Untuk waktu yang lama, sebagian besar pengamatan cuaca di Bumi dilakukan dari daratan. Hal ini memberi para ilmuwan gambaran yang jelas tentang badai di belahan bumi utara. Namun, di belahan bumi selatan, yang mencakup sekitar 20 persen daratan, kita tidak mendapatkan gambaran yang jelas tentang badai hingga pengamatan satelit tersedia pada akhir tahun 1970-an.
Dari pengamatan selama beberapa dekade sejak awal era satelit, kita tahu bahwa badai di belahan bumi selatan sekitar 24 persen lebih kuat daripada badai di belahan bumi utara.
Hal ini ditunjukkan pada peta di bawah, yang menunjukkan intensitas badai tahunan rata-rata yang diamati untuk Belahan Bumi Selatan (atas), Belahan Bumi Utara (tengah), dan perbedaan di antara keduanya (bawah) dari tahun 1980 hingga 2018. (Perhatikan bahwa Kutub Selatan berada di bagian atas perbandingan antara peta pertama dan terakhir.)
Peta ini menunjukkan intensitas badai yang terus-menerus tinggi di Samudra Selatan di Belahan Bumi Selatan dan konsentrasinya di Samudra Pasifik dan Atlantik (diarsir oranye) di Belahan Bumi Utara. Peta perbedaan menunjukkan bahwa badai lebih kuat di Belahan Bumi Selatan daripada di Belahan Bumi Utara (arsir oranye) di sebagian besar garis lintang.
Meskipun ada banyak teori yang berbeda, tidak ada yang menawarkan penjelasan pasti tentang perbedaan badai antara kedua belahan bumi tersebut.
Mencari tahu alasannya tampaknya sulit. Bagaimana memahami sistem kompleks yang membentang ribuan kilometer seperti atmosfer? Kita tidak bisa memasukkan Bumi ke dalam toples dan mempelajarinya. Namun, inilah yang dilakukan para ilmuwan yang mempelajari fisika iklim. Kami menerapkan hukum fisika dan menggunakannya untuk memahami atmosfer dan iklim Bumi.
Contoh paling terkenal dari pendekatan ini adalah karya perintis Dr. Shuro Manabe, yang menerima Hadiah Nobel Fisika 2021 "atas prediksinya yang andal tentang pemanasan global." Prediksinya didasarkan pada model fisik iklim Bumi, mulai dari model suhu satu dimensi yang paling sederhana hingga model tiga dimensi yang lengkap. Ia mempelajari respons iklim terhadap peningkatan kadar karbon dioksida di atmosfer melalui model-model dengan kompleksitas fisika yang bervariasi dan memantau sinyal-sinyal yang muncul dari fenomena fisika yang mendasarinya.
Untuk memahami lebih lanjut tentang badai di Belahan Bumi Selatan, kami telah mengumpulkan beberapa bukti, termasuk data dari model iklim berbasis fisika. Pada langkah pertama, kami mempelajari pengamatan terkait distribusi energi di seluruh Bumi.
Karena Bumi berbentuk bulat, permukaannya menerima radiasi matahari secara tidak merata. Sebagian besar energi diterima dan diserap di khatulistiwa, tempat sinar matahari mengenai permukaan secara lebih langsung. Sebaliknya, kutub yang disinari cahaya dengan sudut tajam menerima lebih sedikit energi.
Penelitian selama puluhan tahun telah menunjukkan bahwa kekuatan badai berasal dari perbedaan energi ini. Pada dasarnya, badai mengubah energi "statis" yang tersimpan dalam perbedaan ini menjadi energi gerak "kinetik". Transisi ini terjadi melalui proses yang dikenal sebagai "ketidakstabilan baroklinik".
Pandangan ini menunjukkan bahwa sinar matahari yang masuk tidak dapat menjelaskan lebih banyaknya badai di Belahan Bumi Selatan, karena kedua belahan bumi menerima jumlah sinar matahari yang sama. Sebaliknya, analisis observasional kami menunjukkan bahwa perbedaan intensitas badai antara selatan dan utara dapat disebabkan oleh dua faktor yang berbeda.
Pertama, pengangkutan energi laut, yang sering disebut sebagai "ban berjalan". Air tenggelam di dekat Kutub Utara, mengalir di dasar laut, naik di sekitar Antartika, dan mengalir kembali ke utara di sepanjang khatulistiwa, membawa serta energi. Hasil akhirnya adalah perpindahan energi dari Antartika ke Kutub Utara. Hal ini menciptakan kontras energi yang lebih besar antara khatulistiwa dan kutub di Belahan Bumi Selatan dibandingkan di Belahan Bumi Utara, yang mengakibatkan badai yang lebih dahsyat di Belahan Bumi Selatan.
Faktor kedua adalah pegunungan besar di belahan bumi utara, yang, seperti yang ditunjukkan oleh penelitian Manabe sebelumnya, meredam badai. Arus udara di atas pegunungan besar menciptakan suhu tinggi dan rendah yang tetap, sehingga mengurangi jumlah energi yang tersedia untuk badai.
Namun, analisis data observasi saja tidak dapat memastikan penyebab-penyebab ini, karena terlalu banyak faktor yang beroperasi dan berinteraksi secara bersamaan. Selain itu, kita tidak dapat mengecualikan masing-masing penyebab untuk menguji signifikansinya.
Untuk melakukan ini, kita perlu menggunakan model iklim untuk mempelajari bagaimana badai berubah ketika berbagai faktor dihilangkan.
Ketika kami menghaluskan pegunungan Bumi dalam simulasi, perbedaan intensitas badai antarbelahan Bumi berkurang setengahnya. Ketika kami menghilangkan konveyor laut, separuh perbedaan badai lainnya hilang. Dengan demikian, untuk pertama kalinya, kami menemukan penjelasan konkret untuk badai di belahan bumi selatan.
Karena badai dikaitkan dengan dampak sosial yang parah seperti angin, suhu, dan curah hujan yang ekstrem, pertanyaan penting yang harus kita jawab adalah apakah badai di masa mendatang akan lebih kuat atau lebih lemah.
Dapatkan ringkasan kurasi semua artikel dan makalah penting dari Carbon Brief melalui email. Pelajari lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Dapatkan ringkasan kurasi semua artikel dan makalah penting dari Carbon Brief melalui email. Pelajari lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Salah satu alat kunci dalam mempersiapkan masyarakat menghadapi dampak perubahan iklim adalah penyediaan prakiraan berdasarkan model iklim. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa rata-rata badai di belahan bumi selatan akan menjadi lebih intens menjelang akhir abad ini.
Sebaliknya, perubahan intensitas badai tahunan rata-rata di Belahan Bumi Utara diprediksi moderat. Hal ini sebagian disebabkan oleh efek musiman yang saling bersaing antara pemanasan di daerah tropis, yang membuat badai lebih kuat, dan pemanasan cepat di Arktik, yang membuatnya lebih lemah.
Namun, iklim saat ini sedang berubah. Ketika kita mengamati perubahan selama beberapa dekade terakhir, kita menemukan bahwa badai rata-rata telah menjadi lebih intens sepanjang tahun di belahan bumi selatan, sementara perubahan di belahan bumi utara tidak signifikan, konsisten dengan prediksi model iklim selama periode yang sama.
Meskipun model-model tersebut meremehkan sinyal tersebut, model-model tersebut menunjukkan perubahan yang terjadi karena alasan fisik yang sama. Artinya, perubahan di lautan meningkatkan badai karena air yang lebih hangat bergerak menuju khatulistiwa dan air yang lebih dingin dibawa ke permukaan di sekitar Antartika untuk menggantikannya, sehingga menghasilkan kontras yang lebih kuat antara khatulistiwa dan kutub.
Di Belahan Bumi Utara, perubahan lautan diimbangi dengan hilangnya es laut dan salju, yang menyebabkan Arktik menyerap lebih banyak sinar matahari dan melemahkan kontras antara khatulistiwa dan kutub.
Taruhannya untuk mendapatkan jawaban yang tepat sangatlah tinggi. Penting bagi penelitian selanjutnya untuk menentukan mengapa model-model tersebut meremehkan sinyal yang diamati, tetapi sama pentingnya untuk mendapatkan jawaban yang tepat karena alasan fisik yang tepat.
Xiao, T. dkk. (2022) Badai di Belahan Bumi Selatan akibat bentuk lahan dan sirkulasi laut, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Dapatkan ringkasan kurasi semua artikel dan makalah penting dari Carbon Brief melalui email. Pelajari lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Dapatkan ringkasan kurasi semua artikel dan makalah penting dari Carbon Brief melalui email. Pelajari lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Diterbitkan di bawah lisensi CC. Anda dapat memperbanyak materi yang belum diadaptasi secara keseluruhan untuk penggunaan non-komersial dengan menyertakan tautan ke Carbon Brief dan tautan ke artikel. Silakan hubungi kami untuk penggunaan komersial.