Profesa Tiffany Shaw, Profesa, Idara ya Jiosayansi, Chuo Kikuu cha Chicago
Ulimwengu wa kusini ni sehemu yenye misukosuko mingi.Upepo katika latitudo mbalimbali umeelezewa kuwa "nguruma digrii arobaini", "digrii hamsini zenye hasira", na "kupiga kelele digrii sitini".Mawimbi hufikia urefu wa futi 78 (mita 24).
Kama sisi sote tunajua, hakuna kitu katika ulimwengu wa kaskazini kinachoweza kufanana na dhoruba kali, upepo na mawimbi katika ulimwengu wa kusini.Kwa nini?
Katika utafiti mpya uliochapishwa katika Kesi za Chuo cha Kitaifa cha Sayansi, mimi na wenzangu tuligundua ni kwa nini dhoruba hupatikana zaidi katika ulimwengu wa kusini kuliko kaskazini.
Kwa kuchanganya mistari kadhaa ya ushahidi kutoka kwa uchunguzi, nadharia, na mifano ya hali ya hewa, matokeo yetu yanaelekeza kwenye jukumu la msingi la "mikanda ya kusafirisha" ya kimataifa ya bahari na milima mikubwa katika ulimwengu wa kaskazini.
Pia tunaonyesha kwamba, baada ya muda, dhoruba katika ulimwengu wa kusini zilizidi kuwa kali, wakati zile za kaskazini mwa ulimwengu hazikuwa.Hii inaendana na modeli ya hali ya hewa ya ongezeko la joto duniani.
Mabadiliko haya ni muhimu kwa sababu tunajua kuwa dhoruba kali zaidi zinaweza kusababisha athari kali zaidi kama vile upepo mkali, halijoto na mvua.
Kwa muda mrefu, uchunguzi mwingi wa hali ya hewa Duniani ulifanywa kutoka ardhini.Hii iliwapa wanasayansi picha wazi ya dhoruba katika ulimwengu wa kaskazini.Hata hivyo, katika Kizio cha Kusini, ambacho kinashughulikia karibu asilimia 20 ya ardhi, hatukupata picha kamili ya dhoruba hadi uchunguzi wa setilaiti ulipopatikana mwishoni mwa miaka ya 1970.
Kutoka kwa miongo kadhaa ya uchunguzi tangu mwanzo wa enzi ya satelaiti, tunajua kuwa dhoruba katika ulimwengu wa kusini ni karibu asilimia 24 kuliko zile za ulimwengu wa kaskazini.
Hili linaonyeshwa kwenye ramani iliyo hapa chini, ambayo inaonyesha wastani wa ukubwa wa dhoruba wa kila mwaka unaozingatiwa kwa Ulimwengu wa Kusini (juu), Ulimwengu wa Kaskazini (katikati) na tofauti kati yao (chini) kutoka 1980 hadi 2018. (Kumbuka kuwa Ncha ya Kusini iko kwenye juu ya ulinganisho kati ya ramani ya kwanza na ya mwisho.)
Ramani inaonyesha nguvu nyingi zinazoendelea za dhoruba katika Bahari ya Kusini katika Ulimwengu wa Kusini na ukolezi wao katika Bahari ya Pasifiki na Atlantiki (iliyotiwa kivuli cha machungwa) katika Ulimwengu wa Kaskazini.Ramani ya tofauti inaonyesha kuwa dhoruba zina nguvu zaidi katika Ulimwengu wa Kusini kuliko katika Ulimwengu wa Kaskazini (kivuli cha rangi ya chungwa) katika latitudo nyingi.
Ingawa kuna nadharia nyingi tofauti, hakuna anayetoa maelezo ya uhakika kwa tofauti ya dhoruba kati ya hemispheres mbili.
Kutafuta sababu inaonekana kuwa kazi ngumu.Jinsi ya kuelewa mfumo mgumu kama huu unaochukua maelfu ya kilomita kama anga?Hatuwezi kuweka Dunia kwenye jar na kuisoma.Walakini, hivi ndivyo wanasayansi wanaosoma fizikia ya hali ya hewa wanafanya.Tunatumia sheria za fizikia na kuzitumia kuelewa angahewa na hali ya hewa ya Dunia.
Mfano maarufu zaidi wa mbinu hii ni kazi ya upainia ya Dk. Shuro Manabe, ambaye alipokea Tuzo ya Nobel ya Fizikia ya 2021 "kwa utabiri wake wa kuaminika wa ongezeko la joto duniani."Utabiri wake unatokana na miundo halisi ya hali ya hewa ya Dunia, kuanzia mifano rahisi zaidi ya halijoto yenye mwelekeo mmoja hadi miundo kamili ya pande tatu.Inachunguza mwitikio wa hali ya hewa kwa viwango vya kupanda kwa dioksidi kaboni katika angahewa kupitia mifano ya utata wa kimaumbile na hufuatilia ishara zinazojitokeza kutoka kwa matukio ya kimsingi ya kimwili.
Ili kuelewa dhoruba zaidi katika Ulimwengu wa Kusini, tumekusanya ushahidi kadhaa, ikijumuisha data kutoka kwa miundo ya hali ya hewa inayotegemea fizikia.Katika hatua ya kwanza, tunasoma uchunguzi kuhusu jinsi nishati inavyosambazwa duniani kote.
Kwa kuwa Dunia ni tufe, uso wake hupokea mionzi ya jua bila usawa kutoka kwa Jua.Nishati nyingi hupokelewa na kufyonzwa kwenye ikweta, ambapo miale ya jua hupiga uso moja kwa moja zaidi.Kinyume chake, nguzo ambazo mwanga hupiga kwenye pembe za mwinuko hupokea nishati kidogo.
Miongo kadhaa ya utafiti umeonyesha kuwa nguvu ya dhoruba hutoka kwa tofauti hii ya nishati.Kimsingi, wanabadilisha nishati "tuli" iliyohifadhiwa katika tofauti hii kuwa nishati ya "kinetic" ya mwendo.Mpito huu hutokea kupitia mchakato unaojulikana kama "kutokuwa na utulivu wa baroclinic".
Mtazamo huu unapendekeza kwamba mwangaza wa jua hauwezi kueleza idadi kubwa zaidi ya dhoruba katika Kizio cha Kusini, kwa kuwa hemispheres zote mbili hupokea kiasi sawa cha mwanga wa jua.Badala yake, uchanganuzi wetu wa uchunguzi unapendekeza kuwa tofauti ya nguvu ya dhoruba kati ya kusini na kaskazini inaweza kuwa kutokana na sababu mbili tofauti.
Kwanza, usafirishaji wa nishati ya bahari, ambayo mara nyingi hujulikana kama "ukanda wa conveyor."Maji huzama karibu na Ncha ya Kaskazini, hutiririka kando ya sakafu ya bahari, huinuka kuzunguka Antaktika, na kurudi kaskazini kando ya ikweta, ikibeba nishati nayo.Matokeo ya mwisho ni uhamisho wa nishati kutoka Antaktika hadi Ncha ya Kaskazini.Hii inaleta tofauti kubwa ya nishati kati ya ikweta na nguzo katika Ulimwengu wa Kusini kuliko katika Ulimwengu wa Kaskazini, na kusababisha dhoruba kali zaidi katika Ulimwengu wa Kusini.
Jambo la pili ni milima mikubwa katika ulimwengu wa kaskazini, ambayo, kama vile kazi ya awali ya Manabe ilivyodokeza, inapunguza dhoruba.Mikondo ya hewa juu ya safu kubwa za milima huunda miinuko isiyobadilika ambayo hupunguza kiwango cha nishati inayopatikana kwa dhoruba.
Hata hivyo, uchambuzi wa data zilizozingatiwa pekee hauwezi kuthibitisha sababu hizi, kwa sababu mambo mengi sana hufanya kazi na kuingiliana kwa wakati mmoja.Pia, hatuwezi kutenga sababu za kibinafsi ili kujaribu umuhimu wao.
Ili kufanya hivyo, tunahitaji kutumia mifano ya hali ya hewa ili kujifunza jinsi dhoruba hubadilika wakati mambo tofauti yanaondolewa.
Tulipopunguza milima ya dunia katika uigaji, tofauti ya nguvu ya dhoruba kati ya hemispheres ilipunguzwa kwa nusu.Tulipoondoa ukanda wa kusafirisha baharini, nusu nyingine ya tofauti ya dhoruba ilipotea.Kwa hivyo, kwa mara ya kwanza, tunafunua maelezo kamili ya dhoruba katika ulimwengu wa kusini.
Kwa kuwa dhoruba huhusishwa na athari kali za kijamii kama vile upepo mkali, halijoto na mvua, swali muhimu tunalopaswa kujibu ni ikiwa dhoruba za siku zijazo zitakuwa kali zaidi au dhaifu zaidi.
Pokea muhtasari ulioratibiwa wa makala na karatasi zote muhimu kutoka kwa Muhtasari wa Carbon kwa barua pepe.Pata maelezo zaidi kuhusu jarida letu hapa.
Pokea muhtasari ulioratibiwa wa makala na karatasi zote muhimu kutoka kwa Muhtasari wa Carbon kwa barua pepe.Pata maelezo zaidi kuhusu jarida letu hapa.
Chombo muhimu katika kuandaa jamii kukabiliana na athari za mabadiliko ya hali ya hewa ni utoaji wa utabiri kulingana na mifano ya hali ya hewa.Utafiti mpya unaonyesha kuwa dhoruba za wastani za ulimwengu wa kusini zitakuwa kali zaidi mwishoni mwa karne hii.
Kinyume chake, mabadiliko katika ukubwa wa wastani wa kila mwaka wa dhoruba katika Ulimwengu wa Kaskazini yanatabiriwa kuwa ya wastani.Hii kwa kiasi fulani inatokana na ushindani wa athari za msimu kati ya ongezeko la joto katika nchi za hari, ambayo hufanya dhoruba kuwa na nguvu zaidi, na ongezeko la joto la haraka katika Arctic, ambayo inazifanya kuwa dhaifu.
Walakini, hali ya hewa hapa na sasa inabadilika.Tunapoangalia mabadiliko katika miongo michache iliyopita, tunapata kwamba dhoruba za wastani zimekuwa kali zaidi katika kipindi cha mwaka katika ulimwengu wa kusini, wakati mabadiliko katika ulimwengu wa kaskazini yamekuwa ya kupuuza, kulingana na utabiri wa hali ya hewa katika kipindi hicho. .
Ingawa mifano hudharau ishara, zinaonyesha mabadiliko yanayotokea kwa sababu sawa za kimwili.Hiyo ni, mabadiliko katika bahari huongeza dhoruba kwa sababu maji ya joto husogea kuelekea ikweta na maji baridi zaidi huletwa kwenye uso wa Antarctica kuchukua nafasi yake, na kusababisha tofauti kubwa kati ya ikweta na nguzo.
Katika Kizio cha Kaskazini, mabadiliko ya bahari hupunguzwa na kupotea kwa barafu na theluji baharini, na kusababisha Aktiki kunyonya mwanga zaidi wa jua na kudhoofisha tofauti kati ya ikweta na nguzo.
Vigingi vya kupata jibu sahihi ni kubwa.Itakuwa muhimu kwa kazi ya baadaye kuamua kwa nini mifano inadharau ishara iliyozingatiwa, lakini itakuwa muhimu sawa kupata jibu sahihi kwa sababu sahihi za kimwili.
Xiao, T. et al.(2022) Dhoruba katika Ulimwengu wa Kusini kutokana na muundo wa ardhi na mzunguko wa bahari, Kesi za Chuo cha Kitaifa cha Sayansi cha Marekani, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Pokea muhtasari ulioratibiwa wa makala na karatasi zote muhimu kutoka kwa Muhtasari wa Carbon kwa barua pepe.Pata maelezo zaidi kuhusu jarida letu hapa.
Pokea muhtasari ulioratibiwa wa makala na karatasi zote muhimu kutoka kwa Muhtasari wa Carbon kwa barua pepe.Pata maelezo zaidi kuhusu jarida letu hapa.
Imechapishwa chini ya leseni ya CC.Unaweza kutoa tena nyenzo ambazo hazijabadilishwa kwa ukamilifu kwa matumizi yasiyo ya kibiashara kwa kiungo cha Muhtasari wa Kaboni na kiungo cha makala.Tafadhali wasiliana nasi kwa matumizi ya kibiashara.