Stormar och extrema väderhändelser är starkare på södra halvklotet än på norra halvklotet. Det södra halvklotet har en starkare jetström och mer extrema väderhändelser än det norra halvklotet. Att förstå den relativa betydelsen av kontrast mellan land och hav, inklusive topografi, strålningsprocesser och havscirkulation, för att bestämma denna asymmetri är avgörande och kan hjälpa till att tolka prognoser om framtida stormigheter.
Med hjälp av ett energiskt perspektiv, observationer och simuleringar av klimatmodeller, en ny studie av University of Chicago ger en första sträng förklaring till detta fenomen. De hittade två betydande syndare: havscirkulationen och de stora bergskedjorna i Norra halvklotet.
Studien upptäckte också att denna stormiga obalans hade växt sedan 1980-talet när satellitåldern började. De fann att ökningen var kvalitativt i linje med klimatförändringsprognoser gjorda av fysikbaserade modeller.
Under lång tid var betydligt mindre känt om väder på södra halvklotet. De flesta sätten att observera väder var landbaserade. Men med tillkomsten av satellitbaserad global observation på 1980-talet kunde vi kvantifiera hur extrem skillnaden var. Det södra halvklotet har en starkare jetström och mer extrema väderhändelser.
Tankar hade delats, men ingen hade hittat en avgörande orsak till denna asymmetri. Shaw, Osamu Miyawaki (Ph.D. '22, för närvarande vid National Center for Atmospheric Research), och Aaron Donohoe från University of Washington hade alla teorier från tidigare forskning men ville gå vidare. Detta krävde en kombination av många bevis från observationer, teorier och fysikbaserade klimatsimuleringar.
Klimatforskaren Tiffany Shaw vid University of Chicago sa: "Du kan inte lägga jorden i en burk, så istället använder vi klimatmodeller byggda på fysikens lagar och kör experiment för att testa våra hypoteser."
De tillämpade en numerisk modell av Jordens klimat baserat på fysiska regler för att replikera data. De mätte sedan effekterna av varje variabels borttagande, en i taget, på stormighet.
De undersökte först topografi som en faktor. Det finns fler bergskedjor på norra halvklotet, och stora bergskedjor kan hindra luftrörelser för att minska stormar. Ja, när forskarna plattade varje berg på jorden, ungefär hälften av skillnaden i stormighet mellan de två hemisfärerna försvann.
Den andra delen gällde havets cirkulation. Vatten cirkulerar över världen i likhet med ett trögt men kraftfullt transportband: det går ner i Arktis, färdas genom havets botten, stiger in antarktis, och flödar sedan upp nära ytan och bär energi med sig. De två hemisfärerna har nu en energiskillnad. Den andra hälften av variansen i stormighet försvann när forskarna försökte ta bort detta transportband.
Efter att ha tagit upp den grundläggande frågan om varför det södra halvklotet upplever fler stormar, tittade forskarna på hur stormigheten har utvecklats.
De upptäckte att stormasymmetrin har vuxit under satelliteran, som startade på 1980-talet, genom att analysera observationer från tidigare decennier. Det vill säga, medan den genomsnittliga förändringen på norra halvklotet har varit minimal, blir det södra halvklotet ännu mer stormigt.
Variationer i havet var kopplade till förändringar i stormighet på södra halvklotet. De upptäckte att det norra halvklotet också har ett jämförbart havsinflytande. Ändå upphävs detta inflytande av det norra halvklotets ökade solabsorption på grund av smältningen av snö och havsis.
Som en viktig oberoende kontroll av noggrannheten hos dessa modeller undersökte forskarna de modeller som användes för att prognostisera klimatförändringar som en del av den mellanstatliga panelen för klimatförändringsutvärderingsrapporten och upptäckte att de alla visade samma signaler – ökande stormigheter på södra halvklotet och mindre förändringar på norra.
Forskare noterade, "Det kan vara förvånande att en så bedrägligt enkel fråga - varför en hemisfär är stormigare än en annan - förblev obesvarad så länge, men Shaw förklarade att fältet väder och klimatfysik är relativt ungt jämfört med många andra områden."
Tidskriftsreferens:
- Tiffany A. Shaw et al. Stormier södra halvklotet inducerad av topografi och havscirkulation. PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.2123512119
