Prufessoressa Tiffany Shaw, Prufessoressa, Dipartimentu di Geoscienze, Università di Chicago
L'emisferu sudu hè un locu assai turbulente. I venti à diverse latitudini sò stati descritti cum'è "quaranta gradi ruggenti", "cinquanta gradi furiosi" è "sessanta gradi urlanti". L'onde righjunghjenu ben 24 metri.
Cum'è tutti sapemu, nunda in l'emisferu nordu pò cumparà e timpeste severe, u ventu è l'onde in l'emisferu sudu. Perchè ?
In un novu studiu publicatu in i Proceedings of the National Academy of Sciences, i mo culleghi è eiu scopremu perchè e timpeste sò più cumuni in l'emisferu sudu chè in quellu sittintriunali.
Cumbinendu parechje linee di evidenza da osservazioni, teoria è mudelli climatichi, i nostri risultati indicanu u rolu fundamentale di e "cinture trasportatrici" oceaniche mundiali è di e grande muntagne in l'emisferu nordu.
Avemu dinò mustratu chì, cù u tempu, e timpeste in l'emisferu sudu sò diventate più intense, mentre chì quelle in l'emisferu nordu ùn l'anu micca fattu. Questu hè coerente cù a modelizazione di u mudellu climaticu di u riscaldamentu glubale.
Questi cambiamenti sò impurtanti perchè sapemu chì e timpeste più forti ponu purtà à impatti più severi cum'è venti estremi, temperature è precipitazioni.
Per un bellu pezzu, a maiò parte di l'osservazioni di u tempu nant'à a Terra sò state fatte da a terra. Questu hà datu à i scientifichi una maghjina chjara di a timpesta in l'emisferu nordu. Tuttavia, in l'emisferu sudu, chì copre circa u 20% di a terra, ùn avemu micca avutu una maghjina chjara di e timpeste finu à chì l'osservazioni satellitari ùn sò diventate dispunibili à a fine di l'anni 1970.
Da decennii d'osservazione dapoi l'iniziu di l'era satellitare, sapemu chì e timpeste in l'emisferu sudu sò circa u 24 per centu più forti di quelle in l'emisferu nordu.
Questu hè mostratu in a carta quì sottu, chì mostra l'intensità media annuale di e timpeste osservate per l'emisferu sudu (in cima), l'emisferu nordu (in centru) è a differenza trà elli (in fondu) da u 1980 à u 2018. (Nutate bè chì u Polu Sud hè in cima à u paragone trà a prima è l'ultima carta.)
A carta mostra l'intensità persistentemente alta di e timpeste in l'Oceanu Australe in l'Emisferu Australe è a so cuncentrazione in l'Oceani Pacificu è Atlanticu (ombreggiati in aranciu) in l'Emisferu Nordu. A carta di differenza mostra chì e timpeste sò più forti in l'Emisferu Australe chè in l'Emisferu Nordu (ombreggiatura aranciu) à a maiò parte di e latitudini.
Ancu s'ellu ci sò parechje teorie diverse, nimu ùn offre una spiegazione definitiva per a differenza di timpeste trà i dui emisferi.
Truvà e ragioni pare esse un compitu difficiule. Cumu capisce un sistema cusì cumplessu chì si stende per millaie di chilometri cum'è l'atmosfera ? Ùn pudemu micca mette a Terra in un vasu è studià la. Tuttavia, questu hè precisamente ciò chì facenu i scientifichi chì studianu a fisica di u clima. Applichemu e lege di a fisica è l'usemu per capisce l'atmosfera è u clima di a Terra.
L'esempiu u più famosu di questu approcciu hè u travagliu pionieristicu di u duttore Shuro Manabe, chì hà ricevutu u Premiu Nobel di Fisica 2021 "per a so previsione affidabile di u riscaldamentu climaticu". E so previsioni sò basate nantu à mudelli fisichi di u clima di a Terra, chì vanu da i mudelli di temperatura unidimensionali più simplici à i mudelli tridimensionali cumpleti. Studia a risposta di u clima à l'aumentu di i livelli di diossidu di carbonu in l'atmosfera attraversu mudelli di diversa cumplessità fisica è monitorizza i signali emergenti da i fenomeni fisichi sottostanti.
Per capisce di più e timpeste in l'emisferu sudu, avemu raccoltu parechje prove, cumprese dati da mudelli climatichi basati nantu à a fisica. In u primu passu, studiemu l'osservazioni in termini di cumu l'energia hè distribuita in tutta a Terra.
Siccomu a Terra hè una sfera, a so superficia riceve a radiazione solare in modu irregulare da u Sole. A maiò parte di l'energia hè ricevuta è assorbita à l'equatore, induve i raggi di u sole toccanu a superficia più direttamente. In cuntrastu, i poli chì a luce tocca à anguli ripidi ricevenu menu energia.
Decennii di ricerca anu dimustratu chì a forza di una timpesta vene da sta differenza d'energia. Essenzialmente, cunvertenu l'energia "statica" immagazzinata in sta differenza in energia "cinetica" di muvimentu. Sta transizione si faci per mezu di un prucessu cunnisciutu cum'è "instabilità baroclina".
Questa visione suggerisce chì a luce solare incidente ùn pò micca spiegà u più grande numeru di timpeste in l'emisferu sudu, postu chì i dui emisferi ricevenu a stessa quantità di luce solare. Invece, a nostra analisi osservazionale suggerisce chì a differenza in l'intensità di e timpeste trà u sudu è u nordu puderia esse dovuta à dui fattori diversi.
Prima, u trasportu di l'energia oceanica, spessu chjamatu "cintura trasportatrice". L'acqua affonda vicinu à u Polu Nordu, scorre longu u fondu oceanicu, si alza intornu à l'Antartide è scorre in daretu à u nordu longu l'equatore, purtendu energia cun ella. U risultatu finale hè u trasferimentu di energia da l'Antartide à u Polu Nordu. Questu crea un cuntrastu energeticu più grande trà l'equatore è i poli in l'emisferu sudu chè in l'emisferu nordu, risultendu in timpeste più severe in l'emisferu sudu.
U secondu fattore hè e grande muntagne in l'emisferu nordu, chì, cum'è u travagliu precedente di Manabe hà suggeritu, smorzanu e timpeste. E currenti d'aria sopra e grande catene muntose creanu alti è bassi fissi chì riducenu a quantità d'energia dispunibile per e timpeste.
Tuttavia, l'analisi di i dati osservati da sola ùn pò micca cunfirmà ste cause, perchè troppu fattori operanu è interagiscenu simultaneamente. Inoltre, ùn pudemu micca escludiri cause individuali per pruvà a so significazione.
Per fà questu, ci vole à aduprà mudelli climatichi per studià cumu cambianu e timpeste quandu si eliminanu diversi fattori.
Quandu avemu lisciatu e muntagne di a Terra in a simulazione, a differenza in l'intensità di e timpeste trà l'emisferi hè stata dimezzata. Quandu avemu cacciatu u nastro trasportatore di l'oceanu, l'altra metà di a differenza di e timpeste era sparita. Cusì, per a prima volta, scopremu una spiegazione concreta per e timpeste in l'emisferu sudu.
Siccomu e timpeste sò assuciate à impatti suciali severi cum'è venti estremi, temperature è precipitazioni, a quistione impurtante chì duvemu risponde hè se e timpeste future saranu più forti o più debuli.
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Un strumentu chjave per preparà e sucietà à affruntà l'effetti di u cambiamentu climaticu hè a furnitura di previsioni basate nantu à mudelli climatichi. Un novu studiu suggerisce chì e timpeste medie di l'emisferu sudu diventeranu più intense versu a fine di u seculu.
À u cuntrariu, si prevede chì i cambiamenti in l'intensità media annuale di e timpeste in l'emisferu nordu saranu moderati. Questu hè in parte duvutu à l'effetti stagiunali in cumpetizione trà u riscaldamentu in i tropichi, chì rende e timpeste più forti, è u riscaldamentu rapidu in l'Articu, chì li rende più debuli.
Tuttavia, u clima quì è avà cambia. Quandu guardemu i cambiamenti di l'ultimi decennii, truvemu chì e timpeste medie sò diventate più intense durante l'annu in l'emisferu sudu, mentre chì i cambiamenti in l'emisferu nordu sò stati trascurabili, coerenti cù e previsioni di u mudellu climaticu durante u listessu periodu.
Ancu s'è i mudelli sottustimanu u signale, indicanu cambiamenti chì si verificanu per e listesse ragioni fisiche. Vale à dì, i cambiamenti in l'oceanu aumentanu e timpeste perchè l'acqua più calda si move versu l'equatore è l'acqua più fredda hè purtata à a superficia intornu à l'Antartide per rimpiazzalla, risultendu in un cuntrastu più forte trà l'equatore è i poli.
In l'emisferu nordu, i cambiamenti oceanichi sò compensati da a perdita di ghiaccio marino è di neve, ciò chì face chì l'Artico assorba più luce solare è indebulisce u cuntrastu trà l'equatore è i poli.
A posta in ghjocu per ottene a risposta ghjusta hè alta. Serà impurtante per u travagliu futuru di determinà perchè i mudelli sottovalutanu u signale osservatu, ma serà altrettantu impurtante ottene a risposta ghjusta per e ragioni fisiche ghjuste.
Xiao, T. et al. (2022) Tempeste in l'emisferu sudu per via di e forme di terra è di a circulazione oceanica, Atti di l'Accademia Naziunale di e Scienze di i Stati Uniti d'America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
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