Under den globala klimatförändringen, jordens klimatzoner kommer att förskjutas mot polerna. Detta är inte bara en framtida förutsägelse; det är en trend som redan har observerats under de senaste decennierna. Det torra, halvtorra regioner expanderar till högre breddgrader, och tempererat, regniga områden vandrar poleward. I en artikel som nyligen publicerades i Naturgeovetenskap , Weizmann Institute of Science-forskare ger ny inblick i detta fenomen genom att upptäcka att stormar på mitten av breddgraden styrs längre mot polerna i ett varmare klimat. Deras analys, som också avslöjade de fysiska mekanismer som styr detta fenomen, innebar ett unikt tillvägagångssätt som spårade utvecklingen av lågtrycksvädersystem både utifrån - i deras rörelse runt om i världen - och från insidan - analysera stormarnas dynamik.

Professor Yohai Kaspi vid institutets avdelning för jord- och planetvetenskap förklarar att jordens klimatzoner grovt följer längsgående band. Stormar rör sig mestadels runt om i världen i föredragna regioner som kallas "stormspår, "bildar sig över havet och reser i allmänhet österut och något motsatt längs dessa stigar. Således, en storm som bildas i Atlanten utanför USA:s östkust på en breddgrad av cirka 40N kommer att nå Europa i området 50N. Tills nyligen, dock, denna lutning att röra sig i riktning mot närmaste pol förstods inte riktigt. Dr Talia Tamarin i Kaspis grupp löste denna grundläggande fråga i sin doktorandforskning.

Kaspi:"Från de befintliga klimatmodellerna, man kan observera de genomsnittliga stormspåren, men det är svårt att bevisa orsak och verkan av dessa. De visar oss bara där det är relativt fler eller färre stormar. Ett annat tillvägagångssätt är att följa enskilda stormar; dock, vi måste hantera kaotiska, bullriga system som är starkt beroende av de ursprungliga förhållandena, vilket betyder att ingen storm är precis som en annan. Talia utvecklade en metod som kombinerar dessa två tillvägagångssätt. Hon tillämpade en stormspårningsalgoritm på förenklade atmosfäriska cirkulationsmodeller där tusentals stormar genereras, vilket eliminerar beroendet av initiala förhållanden. Detta gjorde att hon kunde förstå hur sådana stormar utvecklas över tid och rum, och vad som styr deras rörelse. "Även sådana förenklade modeller innefattar beräkningar som kräver flera dagars beräkning i ett av Weizmanninstitutets kraftfulla datorkluster.

I föreliggande studie, att förstå hur stormens rörelse kan förändras i en varmare värld, Tamarin och Kaspi tillämpade samma metod för simuleringar av klimatförändringar med full komplexitet. Deras analys visade att tendensen för stormspår att svänga i polernas riktning intensifieras under varmare förhållanden. De upptäckte att två processer är ansvariga för detta fenomen. Den ena är ansluten till den vertikala strukturen och cirkulationen nära toppen av dessa vädersystem. En viss typ av flöde som är nödvändig för att de ska växa styr också stormarna mot polen, och dessa flöden förväntas bli starkare när medeltemperaturen stiger.

Den andra processen är kopplad till energin som är bunden i vattenånga i sådana stormar. I global uppvärmning, den varmare luften kommer att innehålla mer vattenånga, och därmed frigörs mer energi när ångan kondenserar till droppar. "Det hetaste, den blötaste luften cirkulerar uppför stormens östra flank - till norra sidan - och släpper ut energi där, "säger Tamarin." Denna process driver stormen norrut (eller söderut på södra halvklotet), och denna effekt kommer också att bli starkare i ett varmare klimat. "

Modellerna för klimatförändringar förutsäger att om de genomsnittliga globala temperaturerna stiger med fyra grader under de närmaste 100 åren, stormar kommer att avvika poleward från sina nuvarande spår med två latitudgrader. Forskningen som utförts vid Weizmann Institute of Science visar att en del av detta kommer att bero på den mekanism de demonstrerade, och den andra delen är knuten till det faktum att stormar föds på en högre breddgrad i en varmare värld. "Modellen Talia utvecklade ger oss både kvalitativ information om de mekanismer som styr stormar mot polerna och kvantitativa medel för att förutsäga hur dessa kommer att förändras i framtiden, "säger Kaspi." Även om två grader kanske inte låter som mycket, den resulterande avvikelsen i temperatur och regnmönster kommer att ha en betydande effekt på klimatzoner, " han lägger till.