پاسخ دادن به یک معمای عجیب ۱۰۰ساله!

گروه علمی: در طول قرن‌ها، ملوان‌هایی که به سراسر دنیا سفر کرده بودند، می‌دانستند که شدیدترین طوفان‌ها در نیمکره جنوبی کره زمین اتفاق می‌افتد. یکی از مسافرانی که در سال ۱۸۴۹ میلادی به آمریکای‌جنوبی سفر کرده بود، درباره سفرش نوشته:«ارتفاع موج‌ها اندازه یک کوه بود و هر لحظه به نظر می‌رسید که ممکن است کشتی را چپه کنند.»

اما سالها بعد، دانشمندان با تجزیه و تحلیل داده‌های ماهواره‌ای، مشاهدات ملوانان را تائید کرده و اعلام کردند که نیمکره جنوبی ۲۴% بیشتر از نیمکره شمالی طوفانی می‌شود و البته دلیل خاصی برای این موضوع نیافتند.
تیفانی شاو، دانشمند آب و هوا در دانشگاه شیکاگو در تحقیقی، اولین توضیحات در مورد این پدیده را ارائه کرد. شاو و همکارش، دو دلیل عمده را برای این موضوع پیدا کردند: جریان اقیانوسی و رشته کوه‌های بزرگ در نیمکره شمالی.در این تحقیق در عین حال مشخص شده که از آغاز عصر ماهواره در دهه ۱۹۸۰، این عدم تقارن طوفان‌ها در دو نیمکره کره زمین، افزایش یافته است. این افزایش از نظر کیفی، با پیش‌بینی‌های تغییرات اقلیمی از مدل‌های مبتنی بر فیزیک مطابقت دارد.

داستان دو نیمکره
مدت‌ها، اطلاعات زیادی در مورد شرایط آب و هوایی در نیمکره جنوبی وجود نداشت: چرا که بیشتر روش‌ها برای مشاهده شرایط آب و هوایی، برپایه خشکی‌هاست و نیمکره جنوبی بیشتر از نیمکره شمالی از اقیانوس پوشیده شده است. اما با ظهور ماهواره‌ها در دهه ۱۹۸۰ و استفاده از آنها در امور هواشناسی، حالا بیش از پیش می‌توان تفاوت‌های آب و هوایی دو نیمکره را مشاهده کرد. در نیمکره جنوبی رودبادها (جریان جتی) و رویدادهای آب و هوایی شدیدتر هستند.

در این رابطه ایده‌ها و نظرات متعددی منتشر شده بود؛ ولی هیچ فردی توضیحی قطعی برای این تفاوت‌ها در دو نیمکره ارائه نکرده بود. شاو همراه با اسامو میواکی (که حالا در مرکز ملی تحقیقات جوی مشغول به کار است) و آرون دونوهه، بر پایه مطالعات تحقیقات قبلی‌شان، فرضیه‌هایی داشتند ولی در نظر داشتند تا گام بعدی را در این راستا بردارند و به همین منظور به گردآوری شواهد، مشاهدات، تئوری‌ها و شبیه‌سازی‌هایی مبتنی بر فیزیک آب و هوای کره زمین پرداختند.

شاو در این رابطه گفت:«شما نمی‌توانید کره زمین را در داخل یک کوزه قرار دهید؛ از همین رو ما به‌سراغ استفاده از مدل‌های آب و هوایی که بر پایه قوانین فیزیک هستند رفته و آزمایش‌های خود را برپایه تست کردن فرضیه‌هایمان قرار دادیم.»آنها از مدل عددی آب و هوایی کره زمین که بر پایه قوانین فیزیک ساخته شده بود و مشاهدات را باز تولید می‌کرد، استفاده کردند. سپس متغیرهای مختلفی را یکی یکی حذف کردند و تاثیر هر یک را بر روی طوفان‌ها اندازه‌گیری نمودند.

متغیرهایی که مورد بررسی قرار گرفت
اولین متغیری که آن را تست کردند، توپوگرافی بود. رشته‌کوه‌های بزرگ جریان هوا را به نحوی مختل می کنند که باعث کاهش طوفان‌ها می‌شود و نکته مهم اینجاست که در نیمکره شمالی، رشته‌کوه‌های بیشتری وجود دارد. اما زمانی که محققان، فاکتور رشته‌کوه‌ها را از متغیرها حذف کرده و در حقیقت به نحوی کوه‌های کره زمین را نادیده و سطح زمین تخت در نظر گرفتند، تقریبا میزان تفاوت طوفان‌های بین دو نیمکره، به نصف کاهش پیدا کرد.بحث بعدی درباره جریان اقیانوسی بود. آب، مثل یک تسمه نقاله بسیار آهسته اما قدرتمند دور دنیا حرکت می‌کند؛ این باعث ایجاد اختلاف انرژی بین دو نیمکره زمین می‌شود. وقتی محققان سعی کردند تا این تسمه نقاله را حذف کنند، شاهد آن بودند که نیم دیگر اختلاف طوفان بین دو نیمکره نیز از بین رفت.

طوفانی‌تر از همیشه
پس از پاسخگویی به این سوال اساسی که چرا نیمکره جنوبی، طوفانی‌تر است، محققان به بررسی تغییرات طوفان ها از زمانی که موفق به رصد و ردیابی آن شده‌اند، پرداختند.با مروری بر مشاهدات دهه‌های اخیر مشخص شد که عدم تقارن طوفان‌ها در دو نیمکره، در دهه آغاز استفاده از ماهواره در دهه ۱۹۸۰ افزایش داشته است. یعنی در طول این مدت، نیمکره جنوبی طوفانی‌تر هم شده و این درحالی است که تغییرات آب و هوایی در نیمکره شمالی ناچیز بوده.طوفان‌های نیمکره جنوبی با تغییرات در اقیانوس مرتبط بودند. دانشمندان تاثیرات مشابهی در اقیانوس که در نیمکره شمالی رخ می‌داد نیز مشاهده کردند، ولی تاثیر آن با جذب نور خورشید در نیمکره شمالی به دلیل از بین رفتن یخ و برف دریا از بین می‌رفت.

دانشمندان دریافتند که مدل‌های مورد استفاده برای پیش‌بینی تغییرات آب و هوایی، به‌عنوان بخشی از گزارش ارزیابی تغییرات آب و هوایی، همان سیگنال‌های مشابه را نشان می‌دهند و حاکی از آن هستند که طوفان‌ها در نیمکره جنوبی افزایش یافته و در نیمکره شمالی تغییرات ناچیزی دارند و این یک بررسی مهم و مستقل است که دقت این مدل‌ها را تائید می‌کند.

شاید تعجب‌آور باشد که چنین سوال ساده ولی جالبی (که چرا نیمکره جنوبی طوفانی‌تر از نیمکره شمالی است) سال‌هاست که بی‌جواب مانده ولی شاو در این باره توضیح داده که رشته فیزیک آب و هوا، در مقایسه با بسیاری از رشته‌های دیگر بسیار جوان است. بعد از جنگ جهانی دوم بود که دانشمندان شروع به ساخت مدل‌هایی کردند که بر پایه فیزیک، آب و هوا و اقلیم را در مقیاس بزرگ هدایت می‌کرد.

اما داشتن درک عمیقی از مکانیزم‌های فیزیکی مرتبط با آب و هوا و واکنش آن به تغییراتی که توسط انسان‌ها ایجاد می‌شود (مثل موارد ذکر شده در این مطالعه) برای پیش‌بینی و درک اینکه با شتاب‌گیری تغییرات آب و هوایی چه اتفاقی رخ خواهد داد، مهم و سرنوشت‌ساز هستند.شاو در این رابطه گفت:«با اتکا به این نکات، ما اعتماد بیشتری به پیش‌بینی‌های تغییرات آب و هوایی خواهیم داشت و در نتیجه به جامعه کمک خواهیم کرد تا بهتر برای تاثیرات تغییرات آب و هوایی آماده شوند. یکی از موضوعات اصلی در تحقیق من این است که درک کنیم که آیا این مدل‌ها به ما اطلاعات خوبی ارائه می‌دهند تا بتوانیم به آنچه در مورد آینده پیش‌بینی می‌کنند اعتماد کنیم یا خیر. مخاطرات زیادی پیش رو هستند و مهم است تا بتوانیم پاسخ خوبی برای هر موضوعی دریافت کنیم.»