عامل سرمای شدید شناخته شد - مجله سفر به کانادا

به نقل از ویفروم، در فوریه 2021 و با گرم شدن سریع دمای دنیا، موج بسیار شدید سرما قسمت های وسیعی از آمریکای شمالی از کانادا تا مکزیک شمالی را در بر گرفت و باعث قطع برق 10 میلیون نفر شد. این آسیب در تگزاس بیشتر بود و 125 نفر جان خود را از دست دادند. ماه فوریه در ایالات متحده سردترین ماه در بیش از 30 سال گذشته بود و موج سرما به سنگین ترین طوفان زمستانی در این کشور تبدیل شد.

دمای انجماد با کاهش به سمت جنوب در جریان جتی با گروهی از بادهای قوی در حدود هشت مایل بالاتر از سطح زمین و مرتبط با مرز هوای سردتر و گرمتر همراه بود. جریان جتی (بادهای نسبتا قوی متمرکز در یک جریان باریک در جو) از غرب به شرق جریان دارد اما این تنها راستای نیست که امواج جوی در آن حرکت و می توانند در فواصل زیاد به بالا و پایین حرکت و آب وهوای یک منطقه مانند قطب شمال را با منطقه ها دیگر مانند تگزاس مرتبط نمایند.

وقتی سنگی به آب می اندازید شاهد موج هایی خواهید بود که از نقطه اولیه پرتاب دور می شوند، در حالی که امواج در حوضچه، نوعی متفاوت از این موج نسبت به فرورفتن در جریان جتی است اما هر دو نوع موج می توانند اثرات اختلال را به منطقه ها دور منتقل نمایند. در این مورد امواج جوی تاثیر تغییرات آب وهوایی در قطب شمال را به قسمت هایی از آمریکای شمالی و آسیا منتقل کردند.

محققان در مطالعه ای که دوم سپتامبر 2021 در مجله Science منتشر شد، نشان دادند که چگونه این رخ داده و چگونه برخلاف انتظار، رویدادهایی مانند موج سرد فوریه با گرم شدن کره زمین بیشتر شده است.

نتایج آنالیز ها نشان می دهد، آنچه در قطب شمال می گذرد در آنجا نمی ماند. قطب شمال با سرعت بیش از دو برابر میانگین دنیای از هر منطقه دیگری گرمتر و این باعث تغییرات زیادی در آب وهوای منطقه ازجمله ذوب شدن یخ های دریا و افزایش پوشش برف بر روی سیبری در اواخر پاییز می گردد. یخ و برف یک لایه عایق ایجاد می نمایند و بسیار بازتابنده هستند بنابراین تغییرات آنها اندازه انرژی و رطوبت بین سطح زمین و جو را به شدت تغییر می دهند. جو نسبت به تغییرات انرژی و رطوبت حساس است، بنابراین تغییرات اساسی ضربه ای به جو ایجاد می نماید که منجر به موج های رو به بالا از منطقه می گردد.

گرداب استراتوسفر(لایه ای از هواسپهر که تا 50 کیلومتری زمین ادامه دارد و دومین لایه عظیم اتمسفر) نه تنها می تواند با امواج تغییر کند بلکه می تواند حرکت امواج را تغییر دهد زیرا تحت تاثیر باد و میدان های دمایی قرار می گیرد و گرداب به تعیین بادها و درجه دما یاری می نماید. آنچه یک رویداد کشش گرداب را از اختلالات گرداب عظیمتر متمایز می نماید این است که امواج متحرک رو به بالا به سطح (جایی که می توانند بر الگوهای آب وهوایی ارتفاع پایین تاثیر بگذارند) منعکس می شوند.

هنگامی که این امواج متحرک رو به پایین در ارتفاعات پایین تر از آمریکای شمالی جمع می شوند، یک شیب به سمت جنوب در جریان جتی ایجاد می نمایند و هوای سرد را بیشتر از حد معمول به جنوب می رسانند. بنابراین حرکت رو به بالا و پایین امواج جوی در فواصل طولانی مانند موج هایی که در یک حوض حرکت می نمایند می تواند قطب شمال را به منطقه ها دیگر مرتبط کند.

محققان برای شناسایی و آنالیز این روابط دو روش متفاوت را در نظر گرفتند. ابتدا از یادگیری ماشین (تکنیکی که در آن رایانه اساسا خود را آموزش می دهد تا رویدادهای مشابه را از داده های تاریخی گروه بندی کند) استفاده سپس رویدادهای تحت فشار را تجزیه و تحلیل کردند تا نشان دهند که برای آن موارد، یک توالی معمولی از رویدادها وجود داشت؛ در پی امواج سرد در آمریکای شمالی و آسیا ابتدا تغییرات دمای سطح در قطب شمال، سپس در گرداب قطبی استراتوسفر و در طول چند ماه با امواج متحرک به صورت عمودی مرتبط می گردد. تغییرات دمای سطح شناسایی شده در قطب شمال مشابه تغییرات ذوب یخ دریا و افزایش پوشش برفی سیبری ناشی از تغییرات آب وهوایی قطب شمال است. سپس برای ارزیابی علت و معلول و آزمایش مستقیم واکنش جو به تغییرات قطب شمال از یک مدل رایانه ای جو استفاده شد و تعیین شد که مدل دنباله رویدادهای مشاهده شده را بازتولید می نماید.

تجزیه و تحلیل یادگیری ماشین از مشاهدات و آزمایش های مدل سازی رایانه ای دو خط مستقل از شواهد را ارائه می دهد، یکی راستا تحت تاثیر (تغییرات آب وهوایی قطب شمال در سطح تا تغییرات در بادهای استراتوسفری) و دیگری امواج سردی که به آمریکای شمالی و بخش هایی از آسیا می رسند.

یافته های تحقیقات در خصوص تغییرات آب وهوا نشان می دهد که لازم نیست تغییرات در نزدیکی شما رخ دهد تا تاثیر را احساس کنید و پیامدهای غیرمنتظره می تواند بسیار شدید باشد. در این مورد، تغییرات عظیم در قطب شمال فقط یک نگرانی محلی نیست، بلکه تاثیرات گسترده ای در سراسر آمریکای شمالی و بخش هایی از آسیا دارد و این تاثیرات همواره آن چیزی نیست که افراد انتظار دارند.

نتایج نشان می دهد علت دیگری برای کاهش سریع انتشار گازهای گلخانه ای که باعث گرم شدن کره زمین می شوند و در عین حال برای مدیریت حوادث شدید آب وهوایی، چه گرم و چه سرد به توسعه راهبردهای بهتر احتیاج دارد.

یافته های این آنالیز در نشریه Journal Science ارائه شده است.