Պրոֆեսոր Թիֆանի Շոու, պրոֆեսոր, Երկրաբանության ամբիոն, Չիկագոյի համալսարան
Հարավային կիսագունդը շատ անկայուն վայր է: Տարբեր լայնություններում քամիները նկարագրվել են որպես «մռնչացող քառասուն աստիճան», «կատաղի հիսուն աստիճան» և «ճչացող վաթսուն աստիճան»: Ալիքները հասնում են հսկայական 78 ոտնաչափի (24 մետրի):
Ինչպես բոլորս գիտենք, հյուսիսային կիսագնդում ոչինչ չի կարող համեմատվել հարավային կիսագնդի ուժեղ փոթորիկների, քամու և ալիքների հետ։ Ինչո՞ւ։
Գիտությունների ազգային ակադեմիայի աշխատություններում հրապարակված նոր ուսումնասիրության մեջ ես և իմ գործընկերները բացահայտում ենք, թե ինչու են փոթորիկներն ավելի տարածված հարավային կիսագնդում, քան հյուսիսայինում։
Դիտարկումներից, տեսությունից և կլիմայական մոդելներից ստացված մի շարք ապացույցներ համատեղելով՝ մեր արդյունքները մատնանշում են գլոբալ օվկիանոսային «փոխակրիչ գոտիների» և հյուսիսային կիսագնդի մեծ լեռների հիմնարար դերը։
Մենք նաև ցույց ենք տալիս, որ ժամանակի ընթացքում հարավային կիսագնդում փոթորիկները դարձել են ավելի ինտենսիվ, մինչդեռ հյուսիսային կիսագնդում՝ ոչ։ Սա համապատասխանում է գլոբալ տաքացման կլիմայական մոդելային մոդելավորմանը։
Այս փոփոխությունները կարևոր են, քանի որ մենք գիտենք, որ ավելի ուժեղ փոթորիկները կարող են հանգեցնել ավելի լուրջ հետևանքների, ինչպիսիք են ծայրահեղ քամիները, ջերմաստիճանը և տեղումները։
Երկար ժամանակ Երկրի վրա եղանակի դիտարկումների մեծ մասը կատարվել է ցամաքից։ Սա գիտնականներին տվել է հյուսիսային կիսագնդում տեղի ունեցող փոթորկի մասին հստակ պատկերացում։ Սակայն Հարավային կիսագնդում, որը զբաղեցնում է ցամաքի մոտ 20 տոկոսը, մենք փոթորիկների մասին հստակ պատկերացում չէինք ստանում մինչև 1970-ականների վերջին արբանյակային դիտարկումները հասանելի չդարձան։
Արբանյակային դարաշրջանի սկզբից ի վեր տասնամյակներ շարունակ կատարված դիտարկումներից մենք գիտենք, որ հարավային կիսագնդում փոթորիկները մոտ 24 տոկոսով ավելի ուժեղ են, քան հյուսիսային կիսագնդում։
Սա ցույց է տրված ստորև բերված քարտեզում, որը ցույց է տալիս Հարավային կիսագնդի (վերևում), Հյուսիսային կիսագնդի (կենտրոնում) դիտարկվող տարեկան միջին փոթորիկների ինտենսիվությունը և դրանց միջև եղած տարբերությունը (ներքևում) 1980-ից 2018 թվականներին: (Նկատի ունեցեք, որ Հարավային բևեռը գտնվում է առաջին և վերջին քարտեզների համեմատության վերևում):
Քարտեզը ցույց է տալիս փոթորիկների կայուն բարձր ինտենսիվությունը Հարավային կիսագնդի Հարավային օվկիանոսում և դրանց կենտրոնացումը Հյուսիսային կիսագնդի Խաղաղ և Ատլանտյան օվկիանոսներում (նախշված է նարնջագույնով): Տարբերությունների քարտեզը ցույց է տալիս, որ փոթորիկներն ավելի ուժեղ են Հարավային կիսագնդում, քան Հյուսիսային կիսագնդում (նարնջագույնով):
Չնայած կան բազմաթիվ տարբեր տեսություններ, ոչ ոք վերջնական բացատրություն չի տալիս երկու կիսագնդերի միջև փոթորիկների տարբերության համար։
Պատճառները պարզելը, կարծես, դժվար խնդիր է։ Ինչպե՞ս հասկանալ այնպիսի բարդ համակարգ, որը տարածվում է հազարավոր կիլոմետրերի վրա, ինչպիսին է մթնոլորտը։ Մենք չենք կարող Երկիրը դնել բանկայի մեջ և ուսումնասիրել այն։ Սակայն, սա հենց այն է, ինչով զբաղվում են կլիմայի ֆիզիկան ուսումնասիրող գիտնականները։ Մենք կիրառում ենք ֆիզիկայի օրենքները և օգտագործում դրանք՝ Երկրի մթնոլորտն ու կլիման հասկանալու համար։
Այս մոտեցման ամենահայտնի օրինակը դոկտոր Շուրո Մանաբեի առաջամարտիկ աշխատանքն է, ով 2021 թվականին արժանացել է ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի՝ «գլոբալ տաքացման իր հուսալի կանխատեսման համար»։ Դրա կանխատեսումները հիմնված են Երկրի կլիմայի ֆիզիկական մոդելների վրա՝ սկսած ամենապարզ միաչափ ջերմաստիճանի մոդելներից մինչև լիարժեք եռաչափ մոդելներ։ Այն ուսումնասիրում է կլիմայի արձագանքը մթնոլորտում ածխաթթու գազի մակարդակի բարձրացմանը՝ տարբեր ֆիզիկական բարդության մոդելների միջոցով, և վերահսկում է հիմքում ընկած ֆիզիկական երևույթներից ի հայտ եկող ազդանշանները։
Հարավային կիսագնդում տեղի ունեցող փոթորիկները ավելի լավ հասկանալու համար մենք հավաքել ենք մի շարք ապացույցներ, այդ թվում՝ ֆիզիկայի վրա հիմնված կլիմայական մոդելներից ստացված տվյալներ: Առաջին քայլում մենք ուսումնասիրում ենք դիտարկումները՝ Երկրի վրա էներգիայի բաշխման տեսանկյունից:
Քանի որ Երկիրը գունդ է, նրա մակերեսը անհավասարաչափ է ստանում Արեգակից եկող արեգակնային ճառագայթումը։ Էներգիայի մեծ մասը ստացվում և կլանվում է հասարակածում, որտեղ արևի ճառագայթները ավելի անմիջականորեն են ընկնում մակերեսի վրա։ Ի տարբերություն դրա, բևեռները, որոնց լույսը հարվածում է կտրուկ անկյան տակ, ստանում են ավելի քիչ էներգիա։
Տասնամյակների հետազոտությունները ցույց են տվել, որ փոթորկի ուժգնությունը գալիս է էներգիայի այս տարբերությունից։ Ըստ էության, դրանք այս տարբերության մեջ կուտակված «ստատիկ» էներգիան վերածում են շարժման «կինետիկ» էներգիայի։ Այս անցումը տեղի է ունենում «բարոկլինիկ անկայունություն» անունով հայտնի գործընթացի միջոցով։
Այս տեսակետը ենթադրում է, որ արևի լույսի միջադեպը չի կարող բացատրել Հարավային կիսագնդում փոթորիկների մեծ թիվը, քանի որ երկու կիսագնդերն էլ ստանում են նույն քանակությամբ արևի լույս։ Փոխարենը, մեր դիտարկումների վերլուծությունը ենթադրում է, որ հարավի և հյուսիսի միջև փոթորիկների ինտենսիվության տարբերությունը կարող է պայմանավորված լինել երկու տարբեր գործոններով։
Առաջինը՝ օվկիանոսային էներգիայի փոխադրումը, որը հաճախ անվանում են «փոխակրիչ գոտի»։ Ջուրը խորտակվում է Հյուսիսային բևեռի մոտ, հոսում օվկիանոսի հատակով, բարձրանում Անտարկտիդայի շուրջը և հոսում դեպի հյուսիս՝ հասարակածի երկայնքով, իր հետ տանելով էներգիա։ Վերջնական արդյունքը էներգիայի փոխանցումն է Անտարկտիդայից Հյուսիսային բևեռ։ Սա ստեղծում է ավելի մեծ էներգետիկ հակադրություն հասարակածի և բևեռների միջև Հարավային կիսագնդում, քան Հյուսիսային կիսագնդում, ինչը հանգեցնում է ավելի ուժեղ փոթորիկների Հարավային կիսագնդում։
Երկրորդ գործոնը հյուսիսային կիսագնդի մեծ լեռներն են, որոնք, ինչպես Մանաբեի նախորդ աշխատանքն էր ենթադրում, մեղմացնում են փոթորիկները: Մեծ լեռնաշղթաների վրայով անցնող օդային հոսանքները ստեղծում են կայուն բարձրություններ և ցածրություններ, որոնք նվազեցնում են փոթորիկների համար հասանելի էներգիայի քանակը:
Սակայն միայն դիտարկված տվյալների վերլուծությունը չի կարող հաստատել այս պատճառները, քանի որ չափազանց շատ գործոններ են գործում և փոխազդում միաժամանակ։ Բացի այդ, մենք չենք կարող բացառել առանձին պատճառները՝ դրանց նշանակությունը ստուգելու համար։
Դրա համար մենք պետք է օգտագործենք կլիմայական մոդելներ՝ ուսումնասիրելու համար, թե ինչպես են փոթորիկները փոխվում, երբ տարբեր գործոնները հանվում են։
Երբ մենք սիմուլյացիայի մեջ հարթեցրինք Երկրի լեռները, կիսագնդերի միջև փոթորիկների ինտենսիվության տարբերությունը կիսով չափ կրճատվեց։ Երբ մենք հեռացրինք օվկիանոսի փոխադրիչ գոտին, փոթորիկների տարբերության մյուս կեսը վերացավ։ Այսպիսով, առաջին անգամ մենք բացահայտեցինք հարավային կիսագնդում փոթորիկների կոնկրետ բացատրությունը։
Քանի որ փոթորիկները կապված են լուրջ սոցիալական հետևանքների հետ, ինչպիսիք են ծայրահեղ քամիները, ջերմաստիճանը և տեղումները, կարևոր հարցը, որին մենք պետք է պատասխանենք, այն է, թե արդյոք ապագա փոթորիկները կլինեն ավելի ուժեղ, թե՝ ավելի թույլ։
Ստացեք Carbon Brief-ի բոլոր հիմնական հոդվածների և հոդվածների համառոտագրերը էլեկտրոնային փոստով: Իմացեք ավելին մեր նորությունների մասին այստեղ:
Ստացեք Carbon Brief-ի բոլոր հիմնական հոդվածների և հոդվածների համառոտագրերը էլեկտրոնային փոստով: Իմացեք ավելին մեր նորությունների մասին այստեղ:
Հասարակություններին կլիմայի փոփոխության հետևանքներին դիմակայելուն նախապատրաստելու հիմնական գործիքը կլիմայական մոդելների վրա հիմնված կանխատեսումների տրամադրումն է: Նոր ուսումնասիրությունը ենթադրում է, որ հարավային կիսագնդի միջին փոթորիկները դարի վերջին ավելի ինտենսիվ կդառնան:
Ընդհակառակը, հյուսիսային կիսագնդում փոթորիկների միջին տարեկան ինտենսիվության փոփոխությունները կանխատեսվում են չափավոր։ Սա մասամբ պայմանավորված է արևադարձային գոտիներում տաքացման, որն ավելի ուժեղ է դարձնում փոթորիկները, և Արկտիկայում արագ տաքացման, որը դրանք ավելի թույլ է դարձնում, միջև մրցակցային սեզոնային ազդեցություններով։
Այնուամենայնիվ, կլիման այստեղ և հիմա փոխվում է։ Երբ մենք նայում ենք վերջին մի քանի տասնամյակների փոփոխություններին, մենք տեսնում ենք, որ միջին փոթորիկները տարվա ընթացքում ավելի ինտենսիվ են դարձել հարավային կիսագնդում, մինչդեռ հյուսիսային կիսագնդում փոփոխությունները աննշան են եղել, ինչը համապատասխանում է նույն ժամանակահատվածում կլիմայական մոդելի կանխատեսումներին։
Չնայած մոդելները թերագնահատում են ազդանշանը, դրանք ցույց են տալիս, որ փոփոխությունները տեղի են ունենում նույն ֆիզիկական պատճառներով։ Այսինքն՝ օվկիանոսում փոփոխությունները մեծացնում են փոթորիկները, քանի որ ավելի տաք ջուրը շարժվում է դեպի հասարակած, իսկ ավելի սառը ջուր է բերվում Անտարկտիդայի շուրջ մակերես՝ այն փոխարինելու համար, ինչի արդյունքում հասարակածի և բևեռների միջև ավելի ուժեղ հակադրություն է առաջանում։
Հյուսիսային կիսագնդում օվկիանոսի փոփոխությունները փոխհատուցվում են ծովային սառույցի և ձյան կորստով, ինչի պատճառով Արկտիկան ավելի շատ արևի լույս է կլանում և թուլացնում հասարակածի և բևեռների միջև հակադրությունը։
Ճիշտ պատասխանը ստանալու խաղադրույքները բարձր են։ Հետագա աշխատանքների համար կարևոր կլինի պարզել, թե ինչու են մոդելները թերագնահատում դիտարկվող ազդանշանը, բայց նույնքան կարևոր կլինի ճիշտ պատասխանը ստանալ ճիշտ ֆիզիկական պատճառներով։
Սյաո, Տ. և այլք (2022) Հարավային կիսագնդում փոթորիկներ՝ պայմանավորված ռելիեֆային ձևերով և օվկիանոսային շրջանառությամբ, ԱՄՆ գիտությունների ազգային ակադեմիայի աշխատություններ, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Ստացեք Carbon Brief-ի բոլոր հիմնական հոդվածների և հոդվածների համառոտագրերը էլեկտրոնային փոստով: Իմացեք ավելին մեր նորությունների մասին այստեղ:
Ստացեք Carbon Brief-ի բոլոր հիմնական հոդվածների և հոդվածների համառոտագրերը էլեկտրոնային փոստով: Իմացեք ավելին մեր նորությունների մասին այստեղ:
Հրապարակված է CC լիցենզիայով: Դուք կարող եք վերարտադրել չհարմարեցված նյութն ամբողջությամբ ոչ առևտրային օգտագործման համար՝ Carbon Brief-ի և հոդվածի հղումներով: Խնդրում ենք կապվել մեզ հետ առևտրային օգտագործման համար: