گرمایش انسانی الگوهای گردش جوی اقیانوس اطلس شمالی را سازماندهی مجدد می کند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

آب و هوای اقیانوس اطلس شمالی صدها میلیون نفر را تحت تأثیر قرار می دهد. از طوفان های زمستانی بر فراز اروپا گرفته تا دوره های سرد در شرق آمریکای شمالی، بسیاری از این تاثیرات توسط الگوهای گردش جوی در مقیاس بزرگ شکل می گیرند که تکرار می شوند. دانشمندان آب و هوا از این الگوهای ترجیحی به عنوان رژیم های جوی یاد می کنند.

یکی از تأثیرگذارترین این رژیم‌ها نوسان اقیانوس اطلس شمالی (NAO) است، یک الاکلنگ در فشار اتمسفر بین اقیانوس اطلس نیمه گرمسیری و ایسلند که بر قدرت باد، مسیرهای طوفان و الگوهای دما در سراسر منطقه حاکم است. با این حال، یک سوال اساسی برای چندین دهه باز مانده است: تغییرات آب و هوایی انسانی چگونه بر این رژیم‌های جوی و تنوع آنها تأثیر می‌گذارد؟

مطالعه اخیر ما که در Communications Earth & Environment منتشر شده است، برای پاسخ به این سوال تلاش کرده است.

یکی از سخت ترین مشکلات در علم آب و هوا، تمایز تغییرات ناشی از انسان از تغییرپذیری درونی خود سیستم آب و هوایی است. گردش اتمسفر به طور طبیعی در مقیاس های زمانی از هفته ها تا دهه ها، حتی بدون هیچ گونه فشار خارجی، در نوسان است. این امر تشخیص اینکه آیا تغییرات مشاهده شده منعکس کننده گرم شدن کره زمین است یا فقط تنوع طبیعی را دشوار می کند.

مطالعات قبلی اغلب بر روی شبیه‌سازی‌های مدل آب و هوایی یا سوابق رصدی کوتاه تکیه می‌کردند. اما این رویکردها می‌توانند سیگنال را محو کنند، به‌ویژه برای پدیده‌هایی مانند رژیم‌های جوی که ذاتا نویز دارند.

برای غلبه بر این، ما از 100 شبیه‌سازی از مجموعه بزرگ مدل سیستم زمین (CESM2-LE) استفاده کردیم. هر شبیه سازی نیروی خارجی مشابهی را تجربه می کند - گازهای گلخانه ای، ذرات معلق در هوا و آتشفشان ها - اما از شرایط اولیه کمی متفاوت شروع می شود. این به ما این امکان را می دهد که به طور کامل از هم جدا شویم:

به جای فرض اینکه تغییرات آب و هوایی به تدریج عمل می کند، یک سوال ساده اما قدرتمند پرسیدیم: چه زمانی اثر گرمایش انسانی در گردش اقیانوس اطلس شمالی قابل تشخیص است؟

با استفاده از روش تشخیص نقطه تغییر آماری، سیگنال واضحی در حدود سال 1995 در الگوهای گردش میانی تروپوسفر پیدا کردیم. این ما را برانگیخت تا تحلیل خود را به دو دوره تقسیم کنیم:

این به ما این امکان را داد که به طور مستقیم رژیم های جوی را قبل و بعد از ظهور سیگنال تغییر آب و هوا مقایسه کنیم.

یکی از برجسته ترین یافته های ما تضاد بین ساختار و سازمان است.

وقتی واکنش اجباری را در نظر بگیریم، تعداد رژیم‌های جوی اقیانوس اطلس شمالی قبل و بعد از سال 1995 یکسان باقی می‌ماند. در نگاه اول، این ممکن است تغییرات کمی را نشان دهد. با این حال، پس از بررسی دقیق تر، چیز بسیار جالب تری را کشف کردیم.

در حالی که تعداد رژیم ها ثابت می ماند، الگوهای فضایی آنها تحت گرمایش جهانی دوباره سازماندهی می شود. مراکز فشار بالا و پایین به سمت شمال تغییر می کنند، گردش خون در برخی رژیم ها تشدید می شود و تعادل بین الگوهای مختلف تغییر می کند.

نمونه برجسته ای از متداول ترین حالت رژیم را می توان در شکل 1 مشاهده کرد، جایی که یک جابجایی واضح به سمت شمال منطقه کم فشار در دوره پس از 1995 مشهود است، که در طی آن انتظار می رود گرمایش انسانی غالب شود. به عبارت دیگر، تغییرات آب و هوایی رژیم ها را نابود نمی کند. آنها را دوباره شکل می دهد.

در مقابل، وقتی پاسخ اجباری را حذف می کنیم و فقط به تغییرپذیری داخلی نگاه می کنیم، تصویر بسیار متفاوت است. تعداد دولت های رژیم پس از سال 1995 کاهش می یابد و یک رژیم مسلط بسیار پایدارتر می شود. این نشان می دهد که گرمایش انسانی بخشی از تغییرپذیری طبیعی جو را سرکوب می کند.

نوسان اقیانوس اطلس شمالی نقش اصلی را در این داستان بازی می کند.

ما متوجه شدیم که تحت فشارهای انسانی، NAO یک تغییر ظریف اما قابل تشخیص را به سمت مراحل مثبت تر در بیشتر قرن بیست و یکم نشان می دهد. فازهای مثبت NAO با بادهای غربی قوی تر، زمستان های ملایم تر در شمال اروپا و شرایط مرطوب تر در برخی مناطق همراه است.

در همان زمان، تنوع کلی NAO کاهش می یابد. این به معنای نوسانات قوی کمتر بین فازهای مثبت و منفی است. جالب توجه است که در اواخر قرن، این روند تا حدی معکوس می‌شود، نه به این دلیل که رویدادهای منفی قوی افزایش می‌یابد، بلکه به این دلیل که فازهای منفی NAO با دامنه کم، همانطور که در شکل 2 مشاهده می‌شود، فراوان‌تر می‌شوند.

تشخیص این رفتار ظریف بدون رویکرد گروه بزرگ غیرممکن بود. از نظر دینامیکی، این تغییرات ارتباط نزدیکی با جریان جت تروپوسفر میانی دارد. ما متوجه شدیم که گرم شدن جت را در رژیم‌های NAO مثبت تقویت می‌کند در حالی که آن را در رژیم‌های منفی NAO تضعیف می‌کند و عدم تقارن بین فازها را تقویت می‌کند.

رژیم های جوی تأثیرات دنیای واقعی را شکل می دهند. تغییرات در فرکانس، ماندگاری و ساختار آنها تأثیر می گذارد:

نتایج ما نشان می‌دهد که تغییرات آب و هوای اقیانوس اطلس شمالی در آینده به سادگی «بیشتر یکسان، بلکه گرم‌تر» نخواهد بود. در عوض، با الگوهای گردش مجدد سازماندهی شده، تغییر رژیم تغییر یافته و تنوع طبیعی کاهش یافته مشخص خواهد شد.

این پیامدهای قابل توجهی برای پیش بینی فصلی، ارزیابی ریسک آب و هوا و برنامه ریزی سازگاری، به ویژه در اروپا، شرق آمریکای شمالی و قطب شمال دارد.

مطالعه ما بر یک مدل آب و هوا و یک سناریوی با انتشار بالا متمرکز شد. گام بعدی مهم این است که بررسی کنیم که آیا سازماندهی مجدد رژیم مشابه در چندین مدل و مسیرهای انتشار رخ می دهد یا خیر.

به طور گسترده‌تر، کار ما قدرت ترکیب مجموعه‌های بزرگ، تجزیه و تحلیل مبتنی بر رژیم و تفسیر دینامیکی را برای درک بهتر اینکه چگونه تغییرات آب و هوایی تغییر شکل‌پذیری جوی را تغییر می‌دهد، نه فقط وضعیت متوسط ​​آن را، زیرا جو بی‌سر و صدا در حال سازماندهی مجدد است، برجسته می‌کند.

این داستان بخشی از Science X Dialog است که در آن محققان می توانند یافته های مقالات تحقیقاتی منتشر شده خود را گزارش کنند. برای اطلاعات در مورد Science X Dialog و نحوه مشارکت از این صفحه دیدن کنید.

Susmit Subhransu Satpathy و همکاران، تغییرات آب و هوایی انسانی منجر به سازماندهی مجدد شدید رژیم‌های گردش جوی اقیانوس اطلس شمالی در زمستان، Communications Earth & Environment (2026) می‌شود. DOI: 10.1038/s43247-026-03180-0

اطلاعات مجله: Communications Earth & Environment

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →

Susmit Subhransu Satpathy اخیرا دکترای خود را به پایان رسانده است. در مرکز IBS برای فیزیک آب و هوا، دانشگاه ملی پوسان، کره جنوبی، جایی که تحقیقات او بر روی دینامیک گردش جوی در مقیاس بزرگ و پاسخ آنها به تغییرات آب و هوایی انسانی متمرکز بود.