Professor Tiffany Shaw, professora del Departament de Geosciences, Universitat de Chicago
L’hemisferi sud és un lloc molt turbulent. Els vents a diverses latituds han estat descrits com a "rugits quaranta graus", "furiosos cinquanta graus" i "crits de seixanta graus". Les ones arriben a un enorme 78 peus (24 metres).
Com tots sabem, res de l’hemisferi nord no pot coincidir amb les fortes tempestes, el vent i les ones a l’hemisferi sud. Per què?
En un nou estudi publicat a The Proceedings of the National Academy of Sciences, els meus col·legues i jo descobrim per què les tempestes són més habituals a l’hemisferi sud que al nord.
Combinant diverses línies d’evidències d’observacions, teoria i models climàtics, els nostres resultats apunten al paper fonamental de les “cintes transportadores” oceàniques mundials i grans muntanyes a l’hemisferi nord.
També demostrem que, amb el pas del temps, les tempestes a l’hemisferi sud es van fer més intenses, mentre que les de l’hemisferi nord no. Això és coherent amb el model de model climàtic de l'escalfament global.
Aquests canvis importen perquè sabem que les tempestes més fortes poden comportar impactes més greus com ara vents extrems, temperatures i pluges.
Durant molt de temps, la majoria d’observacions del clima a la Terra es van fer de terra. Això va donar als científics una imatge clara de la tempesta a l’hemisferi nord. No obstant això, a l’hemisferi sud, que abasta prop del 20 per cent de la terra, no vam obtenir una imatge clara de les tempestes fins que les observacions de satèl·lit a finals dels anys 70.
Des de dècades d’observació des de l’inici de l’època del satèl·lit, sabem que les tempestes a l’hemisferi sud són aproximadament un 24 per cent més fortes que les de l’hemisferi nord.
Això es mostra al mapa següent, que mostra la intensitat mitjana anual observada anual de l’hemisferi sud (superior), l’hemisferi nord (centre) i la diferència entre ells (inferior) de 1980 a 2018 (tingueu en compte que el pol sud es troba a la part superior de la comparació entre els primers i els últims mapes).
El mapa mostra la intensitat persistent de les tempestes a l’oceà sud a l’hemisferi sud i la seva concentració als oceans del Pacífic i Atlàntic (ombrejat en taronja) a l’hemisferi nord. El mapa de diferència mostra que les tempestes són més fortes a l’hemisferi sud que a l’hemisferi nord (ombrejat taronja) a la majoria de latituds.
Tot i que hi ha moltes teories diferents, ningú no ofereix una explicació definitiva per a la diferència de tempestes entre els dos hemisferis.
Esbrinar els motius sembla ser una tasca difícil. Com comprendre un sistema tan complex que abasta milers de quilòmetres com l'atmosfera? No podem posar la terra en un pot i estudiar -la. Tanmateix, això és precisament el que fan els científics que estudien la física del clima. Apliquem les lleis de la física i les utilitzem per entendre l’atmosfera i el clima terrestre.
L’exemple més famós d’aquest enfocament és l’obra pionera del doctor Shuro Manabe, que va rebre el premi Nobel del 2021 en física “per la seva predicció fiable de l’escalfament global”. Les seves prediccions es basen en models físics del clima terrestre, que van des dels models de temperatura unidimensionals més simples fins a models tridimensionals de ple dret. Estudia la resposta del clima a augment dels nivells de diòxid de carboni a l’atmosfera mitjançant models de complexitat física variada i supervisa els senyals emergents de fenòmens físics subjacents.
Per entendre més tempestes a l’hemisferi sud, hem recollit diverses línies d’evidències, incloses dades de models climàtics basats en la física. En el primer pas, estudiem observacions en termes de com es distribueix l’energia a tota la terra.
Com que la Terra és una esfera, la seva superfície rep radiació solar desigualment del Sol. La major part de l’energia es rep i s’absorbeix a l’equador, on els raigs del sol arriben a la superfície més directament. En canvi, els polonesos que la llum colpeja en angles escarpats reben menys energia.
Les dècades d’investigació han demostrat que la força d’una tempesta prové d’aquesta diferència d’energia. Essencialment, converteixen l’energia “estàtica” emmagatzemada en aquesta diferència en energia de moviment “cinètica”. Aquesta transició es produeix mitjançant un procés conegut com a "inestabilitat baroclinica".
Aquesta visió suggereix que la llum del sol incident no pot explicar el major nombre de tempestes a l’hemisferi sud, ja que els dos hemisferis reben la mateixa quantitat de llum solar. En canvi, la nostra anàlisi observacional suggereix que la diferència d’intensitat de tempestes entre el sud i el nord podria ser deguda a dos factors diferents.
Primer, el transport de l’energia oceànica, sovint coneguda com la “cinta transportadora”. L’aigua s’enfonsa a prop del pol nord, flueix al llarg de l’oceà, s’aixeca al voltant de l’Antàrtida i flueix cap al nord al llarg de l’equador, portant energia amb ell. El resultat final és la transferència d’energia de l’Antàrtida al pol nord. Això crea un major contrast energètic entre l’equador i els pols de l’hemisferi sud que a l’hemisferi nord, donant lloc a tempestes més greus a l’hemisferi sud.
El segon factor són les grans muntanyes de l’hemisferi nord, que, com va suggerir l’obra anterior de Manabe, va disminuir les tempestes. Els corrents d’aire sobre grans serralades creen màximes i mínims fixos que redueixen la quantitat d’energia disponible per a les tempestes.
Tanmateix, l’anàlisi de dades observades per si soles no pot confirmar aquestes causes, perquè massa factors funcionen i interaccionen simultàniament. A més, no podem excloure les causes individuals per provar la seva importància.
Per fer -ho, hem d’utilitzar models climàtics per estudiar com canvien les tempestes quan s’eliminen diferents factors.
Quan vam suavitzar les muntanyes terrestres en la simulació, es va reduir la diferència en la intensitat de la tempesta entre els hemisferis. Quan vam treure la cinta transportadora de l’oceà, l’altra meitat de la diferència de tempesta s’havia desaparegut. Així, per primera vegada, descobrim una explicació concreta per a les tempestes a l’hemisferi sud.
Atès que les tempestes estan associades a impactes socials greus com els vents extrems, les temperatures i les precipitacions, la pregunta important que hem de respondre és si les tempestes futures seran més fortes o més febles.
Rebeu resums curats de tots els articles i papers clau de Carbon Brief per correu electrònic. Obteniu més informació sobre el nostre butlletí aquí.
Rebeu resums curats de tots els articles i papers clau de Carbon Brief per correu electrònic. Obteniu més informació sobre el nostre butlletí aquí.
Una eina clau per preparar societats per fer front als efectes del canvi climàtic és la prestació de previsions basades en models climàtics. Un nou estudi suggereix que les tempestes mitjanes de l’hemisferi del sud es faran més intenses cap a finals del segle.
Per contra, es preveu que els canvis en la intensitat mitjana anual de les tempestes a l’hemisferi nord són moderats. Això es deu en part als efectes estacionals competitius entre l’escalfament als tròpics, cosa que fa que les tempestes siguin més fortes i l’escalfament ràpid a l’Àrtic, cosa que els fa més febles.
Tot i això, el clima aquí i ara canvia. Quan ens fixem en els canvis durant les darreres dècades, trobem que les tempestes mitjanes s’han tornat més intenses al llarg de l’any a l’hemisferi sud, mentre que els canvis a l’hemisferi nord han estat insignificants, coherents amb les prediccions del model climàtic durant el mateix període.
Tot i que els models subestimen el senyal, indiquen canvis que es produeixen per les mateixes raons físiques. És a dir, els canvis en l’oceà augmenten les tempestes perquè l’aigua més càlida es desplaça cap a l’equador i l’aigua més freda es porta a la superfície al voltant de l’Antàrtida per substituir -la, donant lloc a un contrast més fort entre l’equador i els pals.
A l’hemisferi nord, els canvis de l’oceà es compensen amb la pèrdua de gel i neu, provocant que l’Àrtic absorbeixi més llum solar i debiliti el contrast entre l’equador i els pols.
Les apostes d’aconseguir la resposta correcta són altes. Serà important que els futurs treballs determinin per què els models subestimen el senyal observat, però serà igualment important obtenir la resposta adequada per les raons físiques adequades.
Xiao, T. et al. (2022) Stormes a l'hemisferi sud a causa de formes terrestres i circulació oceànica, actes de l'Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units d'Amèrica, DOI: 10.1073/PNAS.2123512119
Rebeu resums curats de tots els articles i papers clau de Carbon Brief per correu electrònic. Obteniu més informació sobre el nostre butlletí aquí.
Rebeu resums curats de tots els articles i papers clau de Carbon Brief per correu electrònic. Obteniu més informació sobre el nostre butlletí aquí.
Publicat a la llicència CC. Podeu reproduir el material no adaptat en la seva totalitat per a un ús no comercial amb un enllaç al breu de carboni i un enllaç a l'article. Poseu -vos en contacte amb nosaltres per a ús comercial.