פרופסור טיפאני שואו, פרופסור, המחלקה למדעי הגיאולוגיה, אוניברסיטת שיקגו
חצי הכדור הדרומי הוא מקום סוער מאוד. רוחות בקווי רוחב שונים תוארו כ"שואגות של ארבעים מעלות", "סוערות של חמישים מעלות" ו"צורחות של שישים מעלות". הגלים מגיעים לגובה עצום של 24 מטרים.
כידוע לכולנו, שום דבר בחצי הכדור הצפוני לא יכול להשתוות לסופות הקשות, לרוחות ולגלים בחצי הכדור הדרומי. למה?
במחקר חדש שפורסם בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences, אני ועמיתיי חושפים מדוע סופות שכיחות יותר בחצי הכדור הדרומי מאשר בצפוני.
בשילוב מספר קווי ראיות מתצפיות, תיאוריות ומודלים אקלימיים, תוצאותינו מצביעות על התפקיד הבסיסי של "מסועים" אוקייניים גלובליים והרים גדולים בחצי הכדור הצפוני.
אנו מראים גם כי עם הזמן, סופות בחצי הכדור הדרומי הפכו לעוצמתיות יותר, בעוד שאלו בחצי הכדור הצפוני לא. ממצא זה עולה בקנה אחד עם מודל אקלים של התחממות כדור הארץ.
שינויים אלה חשובים משום שאנו יודעים שסופות חזקות יותר עלולות להוביל להשפעות חמורות יותר כמו רוחות קיצוניות, טמפרטורות וגשמים.
במשך זמן רב, רוב התצפיות על מזג האוויר בכדור הארץ נערכו מהיבשה. זה נתן למדענים תמונה ברורה של הסופה בחצי הכדור הצפוני. עם זאת, בחצי הכדור הדרומי, המכסה כ-20 אחוז מהיבשה, לא קיבלנו תמונה ברורה של הסופות עד שתצפיות לווייניות הפכו זמינות בסוף שנות ה-70.
מעשרות שנים של תצפיות מאז תחילת עידן הלוויינים, אנו יודעים שסופות בחצי הכדור הדרומי חזקות בכ-24 אחוזים מאלה בחצי הכדור הצפוני.
הדבר מוצג במפה למטה, המציגה את עוצמת הסערה השנתית הממוצעת שנצפתה בחצי הכדור הדרומי (למעלה), בחצי הכדור הצפוני (במרכז) וההפרש ביניהם (למטה) בין השנים 1980 ל-2018. (שימו לב שהקוטב הדרומי נמצא בראש ההשוואה בין המפה הראשונה לאחרונה.)
המפה מציגה את עוצמת הסערות הגבוהה והמתמשכת באוקיינוס ​​הדרומי בחצי הכדור הדרומי ואת ריכוזן באוקיינוס ​​השקט והאטלנטי (מוצללים בכתום) בחצי הכדור הצפוני. מפת ההבדלים מראה שסערות חזקות יותר בחצי הכדור הדרומי מאשר בחצי הכדור הצפוני (מוצללים בכתום) ברוב קווי הרוחב.
למרות שישנן תיאוריות רבות ושונות, איש אינו מציע הסבר חד משמעי להבדל בסערות בין שתי ההמיספרות.
נראה כי מציאת הסיבות היא משימה קשה. כיצד להבין מערכת מורכבת כל כך המשתרעת על פני אלפי קילומטרים כמו האטמוספירה? איננו יכולים להכניס את כדור הארץ לצנצנת ולחקור אותה. עם זאת, זה בדיוק מה שעושים מדענים החוקרים את הפיזיקה של האקלים. אנו מיישמים את חוקי הפיזיקה ומשתמשים בהם כדי להבין את האטמוספירה והאקלים של כדור הארץ.
הדוגמה המפורסמת ביותר לגישה זו היא עבודתו החלוצית של ד"ר שורו מאנאבה, שקיבל את פרס נובל לפיזיקה לשנת 2021 "על תחזיתו האמינה להתחממות כדור הארץ". תחזיותיה מבוססות על מודלים פיזיקליים של אקלים כדור הארץ, החל ממודלי טמפרטורה חד-ממדיים פשוטים ביותר ועד מודלים תלת-ממדיים מלאים. היא חוקרת את תגובת האקלים לרמות עולות של פחמן דו-חמצני באטמוספירה באמצעות מודלים בעלי מורכבות פיזיקלית משתנה ומנטרת אותות מתעוררים מתופעות פיזיקליות בסיסיות.
כדי להבין יותר סופות בחצי הכדור הדרומי, אספנו מספר קווי ראיות, כולל נתונים ממודלים אקלימיים מבוססי פיזיקה. בשלב הראשון, אנו חוקרים תצפיות במונחים של האופן שבו אנרגיה מתפזרת על פני כדור הארץ.
מכיוון שכדור הארץ הוא כדור, פני השטח שלו מקבלים קרינת שמש מהשמש באופן לא אחיד. רוב האנרגיה נקלטת ונספגת בקו המשווה, שם קרני השמש פוגעות בפני השטח בצורה ישירה יותר. לעומת זאת, קטבים שאור פוגע בהם בזוויות תלולות מקבלים פחות אנרגיה.
עשרות שנים של מחקר הראו שעוצמתה של סערה נובעת מהבדל אנרגיה זה. בעיקרון, הם ממירים את האנרגיה "הסטטית" המאוחסנת בהבדל זה לאנרגיית תנועה "קינטית". מעבר זה מתרחש באמצעות תהליך המכונה "חוסר יציבות ברוקלינית".
השקפה זו מצביעה על כך שאור השמש הפוגע אינו יכול להסביר את המספר הגדול יותר של סופות בחצי הכדור הדרומי, מכיוון ששני ההמיספרות מקבלות את אותה כמות אור שמש. במקום זאת, הניתוח התצפיתי שלנו מצביע על כך שההבדל בעוצמת הסופה בין הדרום לצפון יכול לנבוע משני גורמים שונים.
ראשית, הובלת אנרגיה אוקיינית, המכונה לעתים קרובות "מסוע". מים שוקעים ליד הקוטב הצפוני, זורמים לאורך קרקעית האוקיינוס, עולים סביב אנטארקטיקה וזורמים חזרה צפונה לאורך קו המשווה, נושאים איתם אנרגיה. התוצאה הסופית היא העברת אנרגיה מאנטארקטיקה לקוטב הצפוני. זה יוצר ניגוד אנרגטי גדול יותר בין קו המשווה לקטבים בחצי הכדור הדרומי מאשר בחצי הכדור הצפוני, וכתוצאה מכך סופות קשות יותר בחצי הכדור הדרומי.
הגורם השני הוא ההרים הגדולים בחצי הכדור הצפוני, אשר, כפי שהציעה עבודתו הקודמת של מנבה, מרככים סופות. זרמי אוויר מעל רכסי הרים גדולים יוצרים גבהים ושפל קבועים המפחיתים את כמות האנרגיה הזמינה לסופות.
עם זאת, ניתוח של נתונים שנצפו לבדו אינו יכול לאשר את הסיבות הללו, משום שיותר מדי גורמים פועלים ומשפיעים זה על זה בו זמנית. כמו כן, איננו יכולים לשלול סיבות בודדות כדי לבחון את משמעותן.
לשם כך, עלינו להשתמש במודלים אקלימיים כדי לחקור כיצד סופות משתנות כאשר מסירים גורמים שונים.
כאשר יישרנו את הרי כדור הארץ בסימולציה, ההבדל בעוצמת הסערות בין ההמיספרות הצטמצם בחצי. כאשר הסרנו את מסוע האוקיינוס, החצי השני של הפרש הסערות נעלם. כך, לראשונה, אנו חושפים הסבר קונקרטי לסופות בחצי הכדור הדרומי.
מאחר שסופות קשורות להשפעות חברתיות קשות כגון רוחות קיצוניות, טמפרטורות ומשקעים, השאלה החשובה שעלינו לענות עליה היא האם סופות עתידיות יהיו חזקות יותר או חלשות יותר.
קבלו סיכומים נבחרים של כל המאמרים והמאמרים המרכזיים מ-Carbon Brief בדוא"ל. למידע נוסף על הניוזלטר שלנו, לחצו כאן.
קבלו סיכומים נבחרים של כל המאמרים והמאמרים המרכזיים מ-Carbon Brief בדוא"ל. למידע נוסף על הניוזלטר שלנו, לחצו כאן.
כלי מרכזי בהכנת חברות להתמודדות עם השפעות שינויי האקלים הוא מתן תחזיות המבוססות על מודלים אקלימיים. מחקר חדש מצביע על כך שסופות ממוצעות בחצי הכדור הדרומי יהפכו לעוצמתיות יותר לקראת סוף המאה.
להיפך, השינויים בעוצמת הסופות השנתית הממוצעת בחצי הכדור הצפוני צפויים להיות מתונים. זאת בין היתר בשל השפעות עונתיות מתחרות בין התחממות באזורים הטרופיים, מה שהופך את הסופות לחזקות יותר, לבין התחממות מהירה באזור הארקטי, מה שהופך אותן לחלשות יותר.
עם זאת, האקלים כאן ועכשיו משתנה. כאשר אנו בוחנים את השינויים במהלך העשורים האחרונים, אנו מגלים שסופות ממוצעות הפכו לעוצמתיות יותר במהלך השנה בחצי הכדור הדרומי, בעוד שהשינויים בחצי הכדור הצפוני היו זניחים, בהתאם לתחזיות מודל האקלים באותה תקופה.
למרות שהמודלים ממעיטים בערכו של האות, הם מצביעים על שינויים המתרחשים מאותן סיבות פיזיקליות. כלומר, שינויים באוקיינוס ​​מגבירים סערות מכיוון שמים חמים יותר נעים לכיוון קו המשווה ומים קרים יותר מגיעים אל פני השטח סביב אנטארקטיקה כדי להחליף אותם, וכתוצאה מכך נוצר ניגוד חזק יותר בין קו המשווה לקטבים.
בחצי הכדור הצפוני, שינויים באוקיינוסים מתקזזים על ידי אובדן קרח ים ושלג, מה שגורם לאזור הארקטי לספוג יותר אור שמש ומחליש את הניגוד בין קו המשווה לקטבים.
ההימור במציאת התשובה הנכונה גבוה. חשוב יהיה לקבוע בעבודה עתידית מדוע המודלים ממעיטים בערכו של האות הנצפה, אך חשוב באותה מידה יהיה לקבל את התשובה הנכונה מהסיבות הפיזיקליות הנכונות.
שיאו, ט. ואחרים (2022) סערות בחצי הכדור הדרומי עקב צורות נוף ומחזור האוקיינוס, הליכי האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית של אמריקה, doi: 10.1073/pnas.2123512119
קבלו סיכומים נבחרים של כל המאמרים והמאמרים המרכזיים מ-Carbon Brief בדוא"ל. למידע נוסף על הניוזלטר שלנו, לחצו כאן.
קבלו סיכומים נבחרים של כל המאמרים והמאמרים המרכזיים מ-Carbon Brief בדוא"ל. למידע נוסף על הניוזלטר שלנו, לחצו כאן.
פורסם תחת רישיון CC. ניתן לשכפל את החומר הלא מעובד במלואו לשימוש לא מסחרי עם קישור ל-Carbon Brief וקישור למאמר. אנא צרו קשר לשימוש מסחרי.