Profesor Tiffany Shaw, Profesor, Departemen Geosains, Universitas Chicago
Belahan bumi selatan adalah tempat yang sangat bergejolak. Angin di berbagai garis lintang telah digambarkan sebagai "meraung empat puluh derajat", "Furious Fifty Degrees", dan "berteriak enam puluh derajat". Gelombang mencapai 78 kaki (24 meter).
Seperti yang kita semua tahu, tidak ada di belahan bumi utara yang bisa menandingi badai, angin, dan gelombang yang parah di belahan bumi selatan. Mengapa?
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Sciences, rekan saya dan saya mengungkap mengapa badai lebih umum di belahan bumi selatan daripada di utara.
Menggabungkan beberapa baris bukti dari pengamatan, teori, dan model iklim, hasil kami menunjukkan peran mendasar "sabuk konveyor" lautan global dan gunung -gunung besar di belahan bumi utara.
Kami juga menunjukkan bahwa, seiring waktu, badai di belahan bumi selatan menjadi lebih intens, sementara mereka yang berada di belahan bumi utara tidak. 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 ekstrem, suhu dan curah hujan.
Untuk waktu yang lama, sebagian besar pengamatan cuaca di Bumi dibuat dari tanah. Ini memberi para ilmuwan gambaran yang jelas tentang badai di belahan bumi utara. Namun, di belahan bumi selatan, yang mencakup sekitar 20 persen tanah, kami tidak mendapatkan gambaran yang jelas tentang badai sampai pengamatan satelit tersedia pada akhir 1970 -an.
Dari beberapa dekade pengamatan sejak awal era satelit, kita tahu bahwa badai di belahan bumi selatan sekitar 24 persen lebih kuat daripada yang ada di belahan bumi utara.
Ini ditunjukkan pada peta di bawah ini, yang menunjukkan intensitas badai tahunan rata -rata yang diamati untuk belahan bumi selatan (atas), belahan bumi utara (tengah) dan perbedaan di antara mereka (bawah) dari 1980 hingga 2018 (perhatikan bahwa kutub selatan berada di bagian atas perbandingan antara peta pertama dan terakhir.)
Peta tersebut menunjukkan intensitas badai yang terus -menerus tinggi di Samudra Selatan di belahan bumi selatan dan konsentrasinya di lautan Pasifik dan Atlantik (teduh dalam oranye) di belahan bumi utara. Peta perbedaan menunjukkan bahwa badai lebih kuat di belahan bumi selatan daripada di belahan bumi utara (oranye naungan) di kebanyakan lintang.
Meskipun ada banyak teori yang berbeda, tidak ada yang menawarkan penjelasan yang pasti untuk perbedaan badai antara kedua belahan bumi.
Mencari tahu alasannya tampaknya menjadi tugas yang sulit. Bagaimana cara memahami sistem kompleks seperti itu yang mencakup ribuan kilometer sebagai atmosfer? Kita tidak bisa meletakkan bumi dalam toples dan mempelajarinya. Namun, inilah yang dilakukan oleh 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 2021 dalam Fisika "untuk prediksi yang andal tentang pemanasan global." Prediksinya didasarkan pada model fisik iklim bumi, mulai dari model suhu satu dimensi paling sederhana hingga model tiga dimensi penuh. Ini mempelajari respons iklim terhadap meningkatnya kadar karbon dioksida di atmosfer melalui model berbagai kompleksitas fisik dan memantau sinyal yang muncul dari fenomena fisik yang mendasarinya.
Untuk memahami lebih banyak badai di belahan bumi selatan, kami telah mengumpulkan beberapa baris bukti, termasuk data dari model iklim berbasis fisika. Pada langkah pertama, kami mempelajari pengamatan dalam hal bagaimana energi didistribusikan di seluruh bumi.
Karena Bumi adalah bola, permukaannya menerima radiasi matahari tidak merata dari Matahari. Sebagian besar energi diterima dan diserap di khatulistiwa, di mana sinar matahari menabrak permukaan lebih langsung. Sebaliknya, kutub yang menyala pada sudut curam menerima lebih sedikit energi.
Puluhan tahun penelitian telah menunjukkan bahwa kekuatan badai berasal dari perbedaan energi ini. Pada dasarnya, mereka mengubah energi "statis" yang disimpan dalam perbedaan ini menjadi energi gerak "kinetik". Transisi ini terjadi melalui proses yang dikenal sebagai "ketidakstabilan baroklinik".
Pandangan ini menunjukkan bahwa insiden sinar matahari tidak dapat menjelaskan jumlah badai yang lebih besar di belahan bumi selatan, karena kedua belahan bumi menerima jumlah sinar matahari yang sama. Sebaliknya, analisis pengamatan kami menunjukkan bahwa perbedaan intensitas badai antara selatan dan utara dapat disebabkan oleh dua faktor yang berbeda.
Pertama, pengangkutan energi laut, sering disebut sebagai "sabuk konveyor." Air tenggelam di dekat Kutub Utara, mengalir di sepanjang dasar laut, naik di sekitar Antartika, dan mengalir kembali ke utara di sepanjang khatulistiwa, membawa energi dengannya. Hasil akhirnya adalah transfer energi dari Antartika ke Kutub Utara. Ini menciptakan kontras energi yang lebih besar antara khatulistiwa dan kutub di belahan bumi selatan daripada di belahan bumi utara, menghasilkan badai yang lebih parah di belahan bumi selatan.
Faktor kedua adalah pegunungan besar di belahan bumi utara, yang, seperti yang disarankan oleh karya Manabe, membasahi badai. Arus udara di atas pegunungan besar menciptakan tertinggi dan terendah yang mengurangi jumlah energi yang tersedia untuk badai.
Namun, analisis data yang diamati saja tidak dapat mengkonfirmasi penyebab ini, karena terlalu banyak faktor beroperasi dan berinteraksi secara bersamaan. Juga, kami tidak dapat mengecualikan penyebab individu untuk menguji signifikansinya.
Untuk melakukan ini, kita perlu menggunakan model iklim untuk mempelajari bagaimana badai berubah ketika berbagai faktor dihilangkan.
Ketika kami merapikan pegunungan bumi dalam simulasi, perbedaan intensitas badai antara belahan dibagi dua. Ketika kami melepas sabuk konveyor laut, bagian lain dari perbedaan badai hilang. Jadi, untuk pertama kalinya, kami mengungkap penjelasan konkret untuk badai di belahan bumi selatan.
Karena badai dikaitkan dengan dampak sosial yang parah seperti angin ekstrem, suhu dan curah hujan, pertanyaan penting yang harus kita jawab adalah apakah badai di masa depan akan lebih kuat atau lebih lemah.
Terima ringkasan yang dikuratori dari semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Terima ringkasan yang dikuratori dari semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Alat utama dalam mempersiapkan masyarakat untuk mengatasi efek perubahan iklim adalah penyediaan ramalan berdasarkan model iklim. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa rata -rata badai belahan bumi selatan akan menjadi lebih kuat menjelang akhir abad ini.
Sebaliknya, perubahan dalam intensitas tahunan badai rata -rata di belahan bumi utara diprediksi menjadi moderat. Ini sebagian karena efek musiman yang bersaing antara pemanasan di daerah tropis, yang membuat badai lebih kuat, dan pemanasan cepat di Kutub Utara, yang membuat mereka lebih lemah.
Namun, iklim di sini dan sekarang sedang berubah. Ketika kita melihat perubahan selama beberapa dekade terakhir, kita menemukan bahwa badai rata -rata menjadi lebih intens selama tahun ini di belahan bumi selatan, sementara perubahan di belahan bumi utara telah diabaikan, konsisten dengan prediksi model iklim selama periode yang sama.
Meskipun model meremehkan sinyal, mereka menunjukkan perubahan yang terjadi karena alasan fisik yang sama. Artinya, perubahan di laut meningkatkan badai karena air yang lebih hangat bergerak ke arah ekuator dan air yang lebih dingin dibawa ke permukaan di sekitar Antartika untuk menggantikannya, menghasilkan kontras yang lebih kuat antara khatulistiwa dan kutub.
Di belahan bumi utara, perubahan laut diimbangi oleh hilangnya es laut dan salju, menyebabkan Kutub Utara menyerap lebih banyak sinar matahari dan melemahkan kontras antara khatulistiwa dan kutub.
Taruhan mendapatkan jawaban yang tepat tinggi. Ini akan menjadi penting bagi pekerjaan di masa depan untuk menentukan mengapa model meremehkan sinyal yang diamati, tetapi akan sama pentingnya untuk mendapatkan jawaban yang tepat karena alasan fisik yang tepat.
Xiao, T. et al. (2022) Badai di belahan bumi selatan karena bentuk lahan dan sirkulasi laut, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Terima ringkasan yang dikuratori dari semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Terima ringkasan yang dikuratori dari semua artikel dan kertas utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Diterbitkan di bawah lisensi CC. Anda dapat mereproduksi bahan yang tidak disesuaikan secara keseluruhan untuk penggunaan non-komersial dengan tautan ke brief karbon dan tautan ke artikel. Silakan hubungi kami untuk penggunaan komersial.