Профессор Йохай Каспи из отдела наук о Земле и планетах Института объясняет, что климатические зоны Земли примерно соответствуют широтным полосам. Штормы в основном перемещаются по земному шару в предпочтительных регионах, называемых «следами шторма», формируясь над океаном и обычно перемещаясь по этим путям на восток и несколько к полюсу. Таким образом, шторм, который образуется в Атлантике у восточного побережья США на широте около 40 северной широты, достигнет Европы в районе 50 северной широты. Однако до недавнего времени эта склонность двигаться в направлении ближайшего полюса не понималась.
Доктор Талия Тамарин из группы Каспи решила этот фундаментальный вопрос в своем докторском исследовании.Каспи: «Из существующих климатических моделей можно наблюдать средние траектории штормов, но по ним трудно доказать причину и следствие. Они показывают нам только то, где ураганов относительно больше или меньше. Другой подход заключается в отслеживании отдельных штормов; однако , мы должны иметь дело с хаотическими, шумными системами, которые сильно зависят от начальных условий, а это означает, что ни один шторм не похож на другой.
Талия разработала метод, сочетающий эти два подхода. Она применила алгоритм отслеживания шторма к упрощенным моделям атмосферной циркуляции, в которых генерируются тысячи штормов, что устраняет зависимость от начальных условий. Это позволило ей понять, как такие штормы развиваются во времени и пространстве и что контролирует их движение ». Даже такие упрощенные модели включают вычисления, которые требуют нескольких дней вычислений в одном из мощных компьютерных кластеров Института Вейцмана.В настоящем исследовании, чтобы понять, как движение штормов может измениться в более теплом мире, Тамарин и Каспи применили тот же метод к моделированию полной сложности прогнозов изменения климата.
Их анализ показал, что тенденция штормовых траекторий отклоняться в сторону полюсов усиливается в более теплых условиях. Они обнаружили, что за это явление ответственны два процесса. Один связан с вертикальной структурой и циркуляцией около вершин этих погодных систем. Определенный тип потока, который необходим им для роста, также направляет штормы к полюсу, и ожидается, что эти потоки станут сильнее при повышении средней температуры.
Второй процесс связан с энергией, связанной с водяным паром в таких штормах. При глобальном потеплении более горячий воздух будет содержать больше водяного пара, и, следовательно, больше энергии будет выделяться, когда пар конденсируется в капли. «Самый горячий и влажный воздух циркулирует вверх по восточному флангу шторма — к северной стороне — и высвобождает там энергию», — говорит Тамарин. «Этот процесс толкает шторм на север (или на юг в южном полушарии), и этот эффект также будет сильнее в более теплом климате».
Модели изменения климата предсказывают, что если средняя глобальная температура повысится на четыре градуса в течение следующих 100 лет, штормы отклонятся к полюсу от их нынешних траекторий на два градуса широты. Исследование, проведенное в Институте науки Вейцмана, показывает, что частично это будет связано с продемонстрированным механизмом, а другая часть связана с тем фактом, что штормы рождаются на более высоких широтах в более теплом мире. «Модель, разработанная Талией, дает нам как качественную информацию о механизмах, направляющих штормы к полюсам, так и количественные средства для прогнозирования их изменения в будущем», — говорит Каспи. «Хотя два градуса могут показаться не очень большой величиной, возникающие в результате отклонения в температуре и режимах дождя окажут значительное влияние на климатические зоны», — добавляет он.