گرم شدن بی سابقه قطب جنوب

طی ماه گذشته ، یک پدیده جوی نادر در بالای قطب جنوب در حال دمیدن است ، که درجه حرارت هوا را 40 درجه افزایش می دهد و تهدید می کند که جهت جریان جت قدرتمند تنها برای دومین بار از زمان شروع ثبت معکوس است.

در اولین نشانه های این رویداد ، معروف به گرم شدن ناگهانی استراتوسفر ، یون پیم لیم ، دانشمند آب و هوا در اداره هواشناسی استرالیا در ملبورن ، افزایش دما را به مدلی که او طراحی کرده بود و آب و هوای کوتاه مدت در جنوب را پیش بینی می کند ، متصل کرد. نیمکره ¹ . این مدل پیش بینی کرد که گرم شدن هوا در بالای قطب جنوب طی سه ماه آینده بادهای گرم و خشک را در سراسر شرق استرالیا به حرکت در خواهد آورد.

این پیش بینی هواشناسان را به هیجان آورده است زیرا نشان می دهد که میدان در درک استراتوسفر – دومین لایه مهم جو زمین – و تأثیرات آن بر آب و هوا تا چه حد پیش رفته است.

برای دهه ها ، هواشناسان فکر می کردند هوا بیشتر تحت تأثیر آنچه در تروپوسفر ، لایه بین استراتوسفر و سطح زمین اتفاق می افتد ، است. سپس ، در سال 2001 ، نقشه های هواشناسی استراتوسفر روزانه نحوه تعامل این دو منطقه را نشان دادند

اکنون این تعاملات در مناطقی از جهان در مدلهایی مانند مدل طراحی شده توسط لیم برای پیش بینی آب و هوای کوتاه مدت – شرایطی که بین یک پیش بینی آب و هوای 10-10 روزه و سه ماه بعد اتفاق می افتد – گنجانده شده است. به عنوان مثال ، هواشناسان اکنون می توانند پیش بینی کنند که چگونه شرایط موجود در استراتوسفر بر یک پدیده آب و هوایی تأثیرگذار است که باعث بارندگی شدید در ایالات متحده در زمستان می شود.

آدام اسکایف

رئیس پیش بینی دوربرد در مرکز علوم و خدمات اقلیمی Met Office Hadley در اکستر ، انگلستان ، می گوید: “ما درک بهتری از چگونگی تأثیر استراتوسفر بر آب و هوای سطح زمین داریم.”

لیم می گوید ، دقت و اطمینان بهتر در چنین پیش بینی هایی تفاوت زیادی در سازمان های دولتی که برای موج های گرم یا آتش سوزی آماده می شوند ، و همچنین برای کشاورزان ، مانند آنهایی که در شرق استرالیا تحت تأثیر خشکسالی قرار دارند ، هنگام برنامه های آبیاری یا جمع آوری گله ها ،

پیش بینی های بهبود یافته

وقایع ناگهانی گرم شدن استراتوسفر در نیمکره شمالی معمول است و به طور متوسط ​​هر سال دوم رخ می دهد ، اما در نیمکره جنوبی نادر است. اولین واقعه ثبت شده در جنوب ، در سال 2002 ، دانشمندان را غافلگیر کرد.

هری هندون ، رئیس فرایندهای آب و هوایی در دفتر هواشناسی استرالیا ، می گوید ، حتی اگر آنها می دانستند كه این اتفاق در راه است ، در آن زمان مدل ها نمی توانستند پیش بینی كنند كه گرم شدن ناگهانی در استراتوسفر می تواند بر هوا تأثیر بگذارد.

مدل های آب و هوایی

طی 15 سال گذشته به طور قابل توجهی بهبود یافته اند ، که بخشی از آن توسط رایانه های ارزان تر و ارزان تر هدایت می شود. آنها همچنین در ترکیب منابع داده مشاهده ای مانند اندازه گیری ماهواره ای درجه حرارت استراتوسفر و رطوبت جو بسیار بهتر هستند.

چنین پیشرفت هایی به کارشناسان هواشناسی کمک کرد تا شروع گرم شدن استراتوسفر فعلی را حدود یک هفته قبل پیش بینی کنند. این حوادث معمولاً از اواخر زمستان شروع می شود ، زمانی که کوه ها یا تضاد بین دمای گرم اقیانوس و توده های زمین سرد باعث ایجاد آشفتگی های جوی در مقیاس قاره می شوند که به امواج راسببی معروف هستند. اگر اینها به اندازه کافی بزرگ باشند ، می توانند به استراتوسفر برسند و مانند موجی روی ساحل بشکنند ، هوای موجود در استراتوسفر بالای قطب را فشرده و گرم کنند.

Scaife می گوید:

این فشار می تواند بادهای شدید استراتوسفری محصور در قطب – جریان جت شب قطبی – را ناگهان کند و معکوس کند ، و از بادهای غربی به یک جریان شرقی تبدیل شود.

در رویداد فعلی هنوز یک چرخش کامل صورت نگرفته است ، اما سرعت باد قبلاً سقوط کرده است. دانشمندان اداره هواشناسی دقیقاً نمی دانند که چه چیزی باعث رویداد امسال شد ، اما آنها پیش بینی می کنند که این رویداد قویتر از سال 2002 خواهد بود – و بنابراین تأثیر بیشتری بر آب و هوا دارد.

مدل لیم

که چگونگی خونریزی شرایط استراتوسفر را در تروپوسفر نشان می دهد ، به پیش بینی چگونگی بازی این کمک کرده است. این رویداد به غیر از آوردن هوای گرمتر به شرق استرالیا ، شرایط سردتر و مرطوب تری را به غرب تاسمانی ، جزیره جنوبی نیوزیلند و نوک جنوبی آمریکای جنوبی می رساند.

گرم شدن هوا تاکنون هجوم هوای غنی ازن را برای مقابله با نازک شدن ازن بر روی قطب جنوب ایجاد کرده است که معمولاً در بهار اتفاق می افتد. لیم می گوید: “همه موارد دیگر کمی ناامید کننده به نظر می رسد ، اما حداقل در این بهار از پوشش ماورا UV بنفش مضر محافظت خواهیم کرد.”

هواشناسان اکنون منتظرند

ببینند این پیش بینی تأمین می شود یا خیر. هندون امیدوار است ، اگر این کار را انجام دهد ، دفتر شروع به ترکیب مدل Lim در عملیات استاندارد خود می کند تا هر بهار پیش بینی های کوتاه مدت آب و هوا را ارائه دهد.

ابزارهای مشابه پیش بینی برای بهبود پیش بینی سایر سیستم های آب و هوایی در حال استفاده است. به عنوان مثال ، دانشمندان در سال 2016 کشف کردند که تغییرات باد در استراتوسفر بر یک پدیده آب و هوایی به نام نوسان Madden-Julian تأثیر می گذارد ، که می تواند در زمستان باران سنگین را به سواحل غربی ایالات متحده برساند . هندون و همکارانش محاسبه کردند که مدل هایی که این تنوع باد را در نظر می گیرند می توانند پیش بینی های این پدیده را تا هشت روز افزایش دهند  .

هندون می گوید:

“بیشتر مدل هایی که در سال 2000 اجرا می شوند ، حتی نمی توانند این نوسان گرمسیری Madden-Julian را شبیه سازی کنند.” “و اکنون می توانیم آن را برای سه یا چهار هفته پیش بینی کنیم.”

منابع

1. 1

   Lim ، E.-P. ، Hendon ، HH & Thompson ، DWJ J. Geophys. Res اتمس 123 ، 12002–12016 (2018

2. 2

3. بالدوین ، MP و Dunkerton ، TJ Science 294 ، I581–584 (2001).

4. 3

   یو ، سی و سون ، اس. وي ژئوفیز Res لت 43 ، 1392–1398 (2016)

5. 4

   Marshall، AG، Hendon، HH، Son، S.-W. & Lim ، Y. Clim. دین 49 ، 1365–1377 (2017).