تاریخ انتشار : ۱۴۰۰/۱۰/۱۵ ساعت ۱۱:۰۶
کد مطلب : ۳۱۴۵۱۵
طوفان‌های شدید زمین را فرا خواهد گرفت!
گروه علم و فناوری: یک مطالعه جدید با محوریت دانشگاه ییل نشان می‌دهد قرن بیست و یکم شاهد گسترش طوفان‌های بسیار شدیدی خواهد بود که این بار عرض‌های جغرافیایی پرجمعیت‌تر را بیش از پیش درگیر خواهد کرد و این به معنای در پیش بودن یک فاجعه جدی برای ساکنان زمین است.
نویسندگان این مطالعه در مجله Nature Geoscience نوشتند که طوفان‌های استوایی شدید می‌توانند از نیمکره مربوطه خود به سمت شمال و جنوب تغییر مسیر دهند، و عامل این رفتار نامتعارف، گرم شدن بیش از حد زمین به واسطه انتشار گاز‌های گلخانه‌ای است. طوفان نیمه گرمسیری ۲۰۲۰ آلفا، که اولین طوفان استوایی رخ داده در پرتغال بود، و طوفان هنری امسال که به کانکتیکات آمریکا رسید، ممکن است اولین نشانه‌های چنین طوفان‌هایی باشند.
جاشوا استودهولم، فیزیکدان بخش زمین و علوم سیاره‌ای دانشگاه ییل و نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: «این علائم اولیه، نشان دهنده خطر مهم و کمتر برآورد شده تغییرات آب و هوایی است. این تحقیق پیش‌بینی می‌کند که طوفان‌های استوایی قرن بیست و یکم احتمالاً در محدوده وسیع‌تری از عرض‌های جغرافیایی، نسبت به زمین در ۳ میلیون سال گذشته رخ خواهند داد که این می‌تواند بشدت انسان‌ها را در معرض خطر قرار دهد، زیرا در طی این چند میلیون سال بشر هیچگاه برای چنین وضعیت‌هایی تکامل نیافته است.»
اگرچه افزایش طوفان‌های استوایی معمولاً به عنوان پیامد تغییرات آب و هوایی مطرح می‌شوند، اما هنوز اطلاعات زیادی در مورد حساسیت این رویداد‌های جوی به دمای متوسط سیاره زمین وجود ندارد. در دهه ۱۹۸۰، کری امانوئل، از موسسه فناوری ماساچوست و یکی از نویسندگان این مطالعه، از مفاهیم ترمودینامیک کلاسیک برای پیش‌بینی اینکه گرمایش زمین منجر به طوفان‌های شدیدتر می‌شود، استفاده کرد، پیش‌بینی‌ای که در رکورد‌های رصدی نیز تأیید شده است.با این حال، جنبه‌های دیگر رابطه بین طوفان‌های استوایی و آب و هوا هنوز فاقد نظریه مبتنی بر فیزیکی است. برای مثال، هیچ توافقی بین دانشمندان در مورد اینکه آیا تعداد کل طوفان‌ها با گرم شدن آب و هوا افزایش یا کاهش می‌یابد یا اینکه چرا سیاره زمین تقریباً ۹۰ رویداد از این قبیل را هر سال تجربه می‌کند، وجود ندارد.
الکسی فدوروف، استاد علوم اقیانوسی و جوی دانشگاه ییل و دیگر همکار این مطالعه گفت: «در مورد اینکه چگونه طوفان‌های استوایی در آینده تغییر خواهند کرد، ابهامات زیادی وجود دارد. با این حال، چندین خط شواهد نشان می‌دهد که ما می‌توانیم طوفان‌های استوایی بیشتری را در عرض‌های جغرافیایی متوسط ببینیم، حتی اگر فرکانس کل طوفان‌های استوایی افزایش نیابد. این یافته با افزایش مورد انتظار در میانگین شدت طوفان استوایی ترکیب شده است، بنابراین نشان می‌دهد که خطرات طوفان‌های ناشی از گرم شدن آب و هوای زمین می‌تواند بسیار بیشتر باشد.»
به طور معمول، طوفان‌های استوایی در عرض‌های جغرافیایی پایین تشکیل می‌شوند که به آب‌های گرم اقیانوس‌های استوایی دسترسی دارند و به دور از تأثیر برشی جریان نوار‌های باد غرب به شرق که دور سیاره زمین می‌چرخند، هستند. چرخش زمین باعث می‌شود که خوشه‌های رعد و برق جمع شده و به سمت بالا بچرخند و گرداب‌هایی را تشکیل دهند که تبدیل به طوفان‌های استوایی می‌شوند. البته مکانیسم‌های دیگری نیز برای تشکیل طوفان وجود دارد، اما این فرآیند غالب در این نواحی است.
به گفته محققان، با گرم شدن آب و هوا، اختلاف دمای بین استوا و قطب کاهش می‌یابد. در ماه‌های تابستان، این ممکن است باعث ضعیف شدن یا حتی شکاف در جریان باد شود و پنجره‌ای را در عرض‌های جغرافیایی میانی برای تشکیل و تشدید طوفان‌های استوایی باز کند. برای این مطالعه، استودهولم، فدوروف و همکارانشان شبیه‌سازی‌های عددی آب‌وهوای گرم از گذشته دور زمین، مشاهدات ماهواره‌ای اخیر، انواع پیش‌بینی‌های آب و هوا، و همچنین فیزیک بنیادی حاکم بر همرفت اتمسفر و باد‌های مقیاس سیاره را تجزیه و تحلیل کردند. به عنوان مثال، آن‌ها اشاره کردند که شبیه سازی آب و هوای گرم‌تر در دوران ائوسن (۵۶ تا ۳۴ میلیون سال پیش) و پلیوسن (۵.۳ تا ۲.۶ میلیون سال پیش) شاهد شکل گیری و تشدید طوفان‌های استوایی در عرض‌های جغرافیایی بالاتر بود.
استودهولم که یک محقق فوق دکترا در دانشگاه ییل است، گفت: «مشکل اصلی هنگام پیش‌بینی طوفان‌های آینده این است که مدل‌های مورد استفاده برای پیش‌بینی‌های اقلیمی وضوح کافی برای شبیه‌سازی طوفان‌های استوایی واقعی را ندارند و در عوض، معمولاً از چندین رویکرد متفاوت و غیرمستقیم استفاده می‌شود. با این حال، به نظر می‌رسد این روش‌ها چگونگی شکل‌گیری و توسعه طوفان‌های استوایی را تحریف می‌کنند. تعدادی از این روش‌ها نیز پیش‌بینی‌هایی را ارائه می‌کنند که با یکدیگر در تناقض هستند.»
مطالعه جدید نتایج خود را با بررسی ارتباط بین فیزیک طوفان در مقیاس‌های بسیار کوچک که در مدل‌های آب و هوایی کنونی قابل نمایش نیست و دینامیک بهتر شبیه‌سازی‌شده جریان‌های باد زمین و گردش هوای شمال به جنوب، معروف به Hadley cells، به دست می‌آورد. این تحقیق تا حدی با کمک‌های مالی ناسا، اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده و پروژه ARCHANGE حمایت شده است. الکسی فدوروف، استاد علوم اقیانوسی و جوی در ییل، سرگئی گولف از موسسه اقیانوس شناسی شیرشوف، کری امانوئل از موسسه فناوری ماساچوست، و کوین هاجز از دانشگاه ریدینگ، نویسندگان مشترک این مطالعه هستند.
نویسندگان این مطالعه در مجله Nature Geoscience نوشتند که طوفان‌های استوایی شدید می‌توانند از نیمکره مربوطه خود به سمت شمال و جنوب تغییر مسیر دهند، و عامل این رفتار نامتعارف، گرم شدن بیش از حد زمین به واسطه انتشار گاز‌های گلخانه‌ای است. طوفان نیمه گرمسیری ۲۰۲۰ آلفا، که اولین طوفان استوایی رخ داده در پرتغال بود، و طوفان هنری امسال که به کانکتیکات آمریکا رسید، ممکن است اولین نشانه‌های چنین طوفان‌هایی باشند.
جاشوا استودهولم، فیزیکدان بخش زمین و علوم سیاره‌ای دانشگاه ییل و نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: «این علائم اولیه، نشان دهنده خطر مهم و کمتر برآورد شده تغییرات آب و هوایی است. این تحقیق پیش‌بینی می‌کند که طوفان‌های استوایی قرن بیست و یکم احتمالاً در محدوده وسیع‌تری از عرض‌های جغرافیایی، نسبت به زمین در ۳ میلیون سال گذشته رخ خواهند داد که این می‌تواند بشدت انسان‌ها را در معرض خطر قرار دهد، زیرا در طی این چند میلیون سال بشر هیچگاه برای چنین وضعیت‌هایی تکامل نیافته است.»
اگرچه افزایش طوفان‌های استوایی معمولاً به عنوان پیامد تغییرات آب و هوایی مطرح می‌شوند، اما هنوز اطلاعات زیادی در مورد حساسیت این رویداد‌های جوی به دمای متوسط سیاره زمین وجود ندارد. در دهه ۱۹۸۰، کری امانوئل، از موسسه فناوری ماساچوست و یکی از نویسندگان این مطالعه، از مفاهیم ترمودینامیک کلاسیک برای پیش‌بینی اینکه گرمایش زمین منجر به طوفان‌های شدیدتر می‌شود، استفاده کرد، پیش‌بینی‌ای که در رکورد‌های رصدی نیز تأیید شده است.با این حال، جنبه‌های دیگر رابطه بین طوفان‌های استوایی و آب و هوا هنوز فاقد نظریه مبتنی بر فیزیکی است. برای مثال، هیچ توافقی بین دانشمندان در مورد اینکه آیا تعداد کل طوفان‌ها با گرم شدن آب و هوا افزایش یا کاهش می‌یابد یا اینکه چرا سیاره زمین تقریباً ۹۰ رویداد از این قبیل را هر سال تجربه می‌کند، وجود ندارد.
الکسی فدوروف، استاد علوم اقیانوسی و جوی دانشگاه ییل و دیگر همکار این مطالعه گفت: «در مورد اینکه چگونه طوفان‌های استوایی در آینده تغییر خواهند کرد، ابهامات زیادی وجود دارد. با این حال، چندین خط شواهد نشان می‌دهد که ما می‌توانیم طوفان‌های استوایی بیشتری را در عرض‌های جغرافیایی متوسط ببینیم، حتی اگر فرکانس کل طوفان‌های استوایی افزایش نیابد. این یافته با افزایش مورد انتظار در میانگین شدت طوفان استوایی ترکیب شده است، بنابراین نشان می‌دهد که خطرات طوفان‌های ناشی از گرم شدن آب و هوای زمین می‌تواند بسیار بیشتر باشد.»
به طور معمول، طوفان‌های استوایی در عرض‌های جغرافیایی پایین تشکیل می‌شوند که به آب‌های گرم اقیانوس‌های استوایی دسترسی دارند و به دور از تأثیر برشی جریان نوار‌های باد غرب به شرق که دور سیاره زمین می‌چرخند، هستند. چرخش زمین باعث می‌شود که خوشه‌های رعد و برق جمع شده و به سمت بالا بچرخند و گرداب‌هایی را تشکیل دهند که تبدیل به طوفان‌های استوایی می‌شوند. البته مکانیسم‌های دیگری نیز برای تشکیل طوفان وجود دارد، اما این فرآیند غالب در این نواحی است.
به گفته محققان، با گرم شدن آب و هوا، اختلاف دمای بین استوا و قطب کاهش می‌یابد. در ماه‌های تابستان، این ممکن است باعث ضعیف شدن یا حتی شکاف در جریان باد شود و پنجره‌ای را در عرض‌های جغرافیایی میانی برای تشکیل و تشدید طوفان‌های استوایی باز کند. برای این مطالعه، استودهولم، فدوروف و همکارانشان شبیه‌سازی‌های عددی آب‌وهوای گرم از گذشته دور زمین، مشاهدات ماهواره‌ای اخیر، انواع پیش‌بینی‌های آب و هوا، و همچنین فیزیک بنیادی حاکم بر همرفت اتمسفر و باد‌های مقیاس سیاره را تجزیه و تحلیل کردند. به عنوان مثال، آن‌ها اشاره کردند که شبیه سازی آب و هوای گرم‌تر در دوران ائوسن (۵۶ تا ۳۴ میلیون سال پیش) و پلیوسن (۵.۳ تا ۲.۶ میلیون سال پیش) شاهد شکل گیری و تشدید طوفان‌های استوایی در عرض‌های جغرافیایی بالاتر بود.
استودهولم که یک محقق فوق دکترا در دانشگاه ییل است، گفت: «مشکل اصلی هنگام پیش‌بینی طوفان‌های آینده این است که مدل‌های مورد استفاده برای پیش‌بینی‌های اقلیمی وضوح کافی برای شبیه‌سازی طوفان‌های استوایی واقعی را ندارند و در عوض، معمولاً از چندین رویکرد متفاوت و غیرمستقیم استفاده می‌شود. با این حال، به نظر می‌رسد این روش‌ها چگونگی شکل‌گیری و توسعه طوفان‌های استوایی را تحریف می‌کنند. تعدادی از این روش‌ها نیز پیش‌بینی‌هایی را ارائه می‌کنند که با یکدیگر در تناقض هستند.»
مطالعه جدید نتایج خود را با بررسی ارتباط بین فیزیک طوفان در مقیاس‌های بسیار کوچک که در مدل‌های آب و هوایی کنونی قابل نمایش نیست و دینامیک بهتر شبیه‌سازی‌شده جریان‌های باد زمین و گردش هوای شمال به جنوب، معروف به Hadley cells، به دست می‌آورد. این تحقیق تا حدی با کمک‌های مالی ناسا، اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده و پروژه ARCHANGE حمایت شده است. الکسی فدوروف، استاد علوم اقیانوسی و جوی در ییل، سرگئی گولف از موسسه اقیانوس شناسی شیرشوف، کری امانوئل از موسسه فناوری ماساچوست، و کوین هاجز از دانشگاه ریدینگ، نویسندگان مشترک این مطالعه هستند.
پربينندهترين مطالب و خبرها
