ティファニー・ショー教授、シカゴ大学地球科学部教授
南半球は非常に乱流の場所です。さまざまな緯度の風は、「40度のro音」、「激しい50度」、「60度の叫び声」と言われています。波はなんと78フィート（24メートル）に達します。
私たち全員が知っているように、北半球では南半球の激しい嵐、風、波に一致するものはありません。なぜ？
国立科学アカデミーの議事録で発表された新しい研究では、私の同僚と私は、なぜ北半球で嵐が北部よりも一般的であるのかを明らかにします。
観察、理論、気候モデルからのいくつかの証拠を組み合わせることで、我々の結果は、北半球の世界的な海洋「コンベアベルト」と大きな山の基本的な役割を示しています。
また、時間の経過とともに、南半球の嵐がより激しくなった一方で、北半球の嵐がより激しくなったことも示しています。これは、地球温暖化の気候モデルモデリングと一致しています。
これらの変化は、嵐の強いことが極端な風、気温、降雨などのより深刻な影響につながる可能性があることを知っているため、重要です。
長い間、地球上の天候のほとんどの観察は土地から作られていました。これにより、科学者は北半球の嵐の明確な絵を与えました。しかし、土地の約20％をカバーする南半球では、1970年代後半に衛星観測が利用可能になるまで、嵐の明確な絵を撮ることはできませんでした。
衛星時代の初めから数十年の観察から、南半球の嵐は北半球の嵐よりも約24％強いことを知っています。
これは、以下のマップに示されています。これは、1980年から2018年までの南半球（上）、北半球（中心）の平均年間嵐の強度を示しています。
このマップは、南半球の南海洋での嵐の強度があり、北半球の太平洋と大西洋の海洋（オレンジ色の日陰）に集中していることを示しています。違いマップは、ほとんどの緯度で北半球（オレンジ色の網掛け）よりも南半球で嵐が強いことを示しています。
多くの異なる理論がありますが、2つの半球間の嵐の違いについての決定的な説明を誰も提供しません。
理由を見つけることは難しい作業のようです。数千キロメートルに及ぶこのような複雑なシステムを大気として理解する方法は？地球を瓶に入れて研究することはできません。しかし、これはまさに気候の物理学を研究している科学者がやっていることです。物理学の法則を適用し、それらを使用して地球の大気と気候を理解します。
このアプローチの最も有名な例は、「地球温暖化の信頼できる予測のために」物理学のノーベル賞を受賞したシュロ・マナベ博士の先駆的な仕事です。その予測は、最も単純な1次元温度モデルから本格的な3次元モデルに至るまで、地球の気候の物理モデルに基づいています。それは、さまざまな物理的複雑さのモデルを通じて、大気中の二酸化炭素のレベルの上昇に対する気候の反応を研究し、基礎となる物理現象から新たなシグナルを監視します。
南半球のより多くの嵐を理解するために、物理学ベースの気候モデルからのデータを含むいくつかの証拠を収集しました。最初のステップでは、地球全体にエネルギーがどのように分布するかという観点から観察を研究します。
地球は球体であるため、その表面は太陽から太陽放射を不均一に受け取ります。エネルギーのほとんどは、赤道で受信され、吸収されます。そこでは、太陽の光線がより直接的に表面に当たります。対照的に、光が急な角度でヒットするポールは、より少ないエネルギーを受けます。
何十年にもわたる研究により、嵐の強さはこのエネルギーの違いに由来することが示されています。基本的に、彼らはこの違いに保存されている「静的な」エネルギーを「運動」エネルギーの動きに変換します。この遷移は、「傾圧不安定性」として知られるプロセスを通じて発生します。
この見解は、両方の半球が同じ量の日光を受け取るため、入射日光は南半球の嵐の数を多く説明できないことを示唆しています。代わりに、私たちの観察分析は、南と北の間の暴風雨強度の違いが2つの異なる要因に起因する可能性があることを示唆しています。
第一に、しばしば「コンベアベルト」と呼ばれる海洋エネルギーの輸送。ウォーターは北極の近くに沈み、海底に沿って流れ、南極周辺に上昇し、赤道に沿って北に戻り、エネルギーを運びます。最終結果は、南極から北極へのエネルギーの移動です。これは、北半球よりも南半球の赤道と極の間により大きなエネルギーコントラストを生み出し、南半球でより激しい嵐をもたらします。
2番目の要因は、北半球の大きな山です。これは、マナベの以前の研究が示唆していたように、嵐を抑えています。大きな山の範囲上の大気流は、嵐に利用できるエネルギーの量を減らす固定された高値と低値を作り出します。
ただし、観察されたデータのみの分析だけで、これらの原因を確認することはできません。これは、あまりにも多くの要因が同時に動作し、相互作用するためです。また、個々の原因を除外してそれらの重要性をテストすることはできません。
これを行うには、気候モデルを使用して、さまざまな要因が除去されたときに嵐がどのように変化するかを調べる必要があります。
シミュレーションで地球の山を滑らかにすると、半球間の嵐の強さの違いが半分になりました。海洋のコンベアベルトを取り外したとき、嵐の差の残りの半分はなくなりました。したがって、初めて、南半球の嵐の具体的な説明を明らかにします。
嵐は極端な風、気温、降水などの深刻な社会的影響に関連しているため、私たちが答えなければならない重要な問題は、将来の嵐がより強くなるか弱いかです。
カーボンブリーフからすべての主要な記事と論文のキュレーションされた要約を電子メールで受け取ります。ニュースレターの詳細については、こちらをご覧ください。
カーボンブリーフからすべての主要な記事と論文のキュレーションされた要約を電子メールで受け取ります。ニュースレターの詳細については、こちらをご覧ください。
気候変動の影響に対処するための社会を準備するための重要なツールは、気候モデルに基づく予測の提供です。新しい研究は、平均的な南半球の嵐が世紀の終わりに向かってより強くなることを示唆しています。
それどころか、北半球の嵐の平均年間強度の変化は中程度であると予測されています。これは、熱帯地方での温暖化の間の季節的な影響の一部が原因で、嵐が強くなり、北極で急速に温暖化するため、それらを弱くします。
しかし、ここと現在の気候は変化しています。過去数十年にわたって変化を見ると、南半球の年間を通じて平均的な嵐がより強くなっているのに対し、北半球の変化は無視でき、同じ期間にわたる気候モデルの予測と一致しています。
モデルは信号を過小評価していますが、同じ物理的理由で発生する変化を示しています。つまり、暖かい水が赤道に向かって動き、南極の周りの表面に運ばれてそれを置き換えるため、海洋の変化は嵐を増加させ、赤道と極の間に強いコントラストをもたらします。
北半球では、海洋の変化は海氷と雪の損失によって相殺され、北極圏がより多くの日光を吸収し、赤道と極のコントラストを弱めます。
正しい答えを得るという利害関係は高いです。将来の作業がモデルが観測された信号を過小評価する理由を判断することが重要ですが、適切な物理的理由で正しい答えを得ることも同様に重要です。
Xiao、T。etal。 （2022）地形と海洋循環による南半球の嵐、アメリカ合衆国科学アカデミーの議事録、doi：10.1073/pnas.2123512119
カーボンブリーフからすべての主要な記事と論文のキュレーションされた要約を電子メールで受け取ります。ニュースレターの詳細については、こちらをご覧ください。
カーボンブリーフからすべての主要な記事と論文のキュレーションされた要約を電子メールで受け取ります。ニュースレターの詳細については、こちらをご覧ください。
CCライセンスに基づいて公開されています。カーボンブリーフへのリンクと記事へのリンクを使用して、非営利的な使用のために、適用されていない素材全体を完全に再現することができます。商業用にご連絡ください。