Profesor Tiffany Shaw, Profesor, Departemen Geosains, Universitas Chicago
Belahan bumi selatan adalah tempat yang sangat bergejolak. Angin di berbagai garis lintang digambarkan sebagai "menggelegar empat puluh derajat", "menggelegar lima puluh derajat", dan "berteriak enam puluh derajat". Ombak mencapai ketinggian 78 kaki (24 meter).
Seperti yang kita ketahui, tidak ada satu pun di belahan bumi utara yang dapat menandingi badai, angin, dan ombak dahsyat di belahan bumi selatan. Mengapa?
Dalam studi baru yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences, rekan-rekan saya dan saya 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 mendasar dari “ban berjalan” samudra global dan gunung-gunung besar di belahan bumi utara.
Kami juga menunjukkan bahwa, seiring berjalannya waktu, badai di belahan bumi selatan menjadi lebih intens, sedangkan 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.
Selama ini, 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 meliputi sekitar 20 persen daratan, kita tidak memperoleh gambaran yang jelas tentang badai hingga pengamatan satelit tersedia pada akhir tahun 1970-an.
Dari pengamatan selama beberapa dekade sejak dimulainya era satelit, kita mengetahui 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 memperlihatkan intensitas badai tahunan rata-rata yang teramati di 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 tersebut menunjukkan intensitas badai yang terus-menerus tinggi di Samudra Selatan di Belahan Bumi Selatan dan konsentrasi badai 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 menjadi tugas yang sulit. Bagaimana memahami sistem yang kompleks yang membentang ribuan kilometer seperti atmosfer? Kita tidak dapat 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 Penghargaan 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 dengan kompleksitas fisik yang bervariasi dan memantau sinyal yang muncul dari fenomena fisik yang mendasarinya.
Untuk lebih memahami badai di Belahan Bumi Selatan, kami telah mengumpulkan beberapa bukti, termasuk data dari model iklim berbasis fisika. Pada langkah pertama, kami mempelajari pengamatan dalam hal bagaimana energi didistribusikan di seluruh Bumi.
Karena Bumi berbentuk bulat, permukaannya menerima radiasi matahari secara tidak merata. Sebagian besar energi diterima dan diserap di ekuator, tempat sinar matahari mengenai permukaan secara lebih langsung. Sebaliknya, kutub yang dikenai cahaya pada sudut yang curam 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 pengamatan 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 sepanjang dasar laut, naik di sekitar Antartika, dan mengalir kembali ke utara di sepanjang ekuator, sambil membawa serta energi. Hasil akhirnya adalah pemindahan energi dari Antartika ke Kutub Utara. Hal ini menciptakan kontras energi yang lebih besar antara ekuator dan kutub di Belahan Bumi Selatan daripada 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 disarankan oleh penelitian Manabe sebelumnya, meredam badai. Arus udara di atas pegunungan besar menciptakan titik tinggi dan rendah yang tetap, yang mengurangi jumlah energi yang tersedia untuk badai.
Akan tetapi, analisis data yang diamati saja tidak dapat memastikan penyebab-penyebab ini, karena terlalu banyak faktor yang beroperasi dan berinteraksi secara bersamaan. Selain itu, kita tidak dapat mengecualikan penyebab-penyebab individual 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 antara belahan bumi berkurang setengahnya. Ketika kami menyingkirkan sabuk konveyor samudra, separuh perbedaan badai lainnya 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, 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 yang dikurasi dari semua artikel dan makalah utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Dapatkan ringkasan yang dikurasi dari semua artikel dan makalah utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Salah satu alat utama dalam mempersiapkan masyarakat untuk mengatasi dampak perubahan iklim adalah penyediaan prakiraan cuaca berdasarkan model iklim. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa badai rata-rata di belahan bumi selatan akan menjadi lebih intens menjelang akhir abad ini.
Sebaliknya, perubahan dalam intensitas badai tahunan rata-rata di Belahan Bumi Utara diprediksi moderat. Hal ini sebagian disebabkan oleh efek musiman yang bersaing antara pemanasan di daerah tropis, yang membuat badai lebih kuat, dan pemanasan cepat di Arktik, yang membuatnya lebih lemah.
Namun, iklim di sini dan sekarang sedang berubah. Ketika kita melihat 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 tersebut meremehkan sinyal tersebut, model tersebut mengindikasikan perubahan yang terjadi karena alasan fisik yang sama. Yaitu, perubahan di lautan meningkatkan badai karena air yang lebih hangat bergerak ke arah 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.
Taruhan untuk mendapatkan jawaban yang benar sangat tinggi. Penting bagi penelitian mendatang untuk menentukan mengapa model tersebut meremehkan sinyal yang diamati, tetapi sama pentingnya untuk mendapatkan jawaban yang benar karena alasan fisik yang tepat.
Xiao, T. et al. (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 yang dikurasi dari semua artikel dan makalah utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Dapatkan ringkasan yang dikurasi dari semua artikel dan makalah utama dari Carbon Brief melalui email. Cari tahu lebih lanjut tentang buletin kami di sini.
Diterbitkan berdasarkan lisensi CC. Anda dapat memperbanyak materi yang tidak diadaptasi secara keseluruhan untuk penggunaan nonkomersial dengan menyertakan tautan ke Carbon Brief dan tautan ke artikel. Silakan hubungi kami untuk penggunaan komersial.