Een internationaal team van wetenschappers heeft voor het eerst direct bewijs ontdekt dat ogenschijnlijk willekeurige weersystemen in de oceaan koppelt aan het mondiale klimaat. Het onderzoeksteam, geleid door Hussein Aluie, universitair hoofddocent aan de afdeling Werktuigbouwkunde van de Universiteit van Rochester en wetenschapper in het Laser Energetics Laboratory van de universiteit, rapporteerde hun bevindingen in het tijdschrift Science Advances.
Deze illustratie van Benjamin Storer toont oceaanweersystemen (wervels op mesoschaal) bedekt met atmosferisch aangedreven oceaanstromingen op klimaatschaal (zwarte lijnen). De afbeelding laat zien hoe deze oceaanweersystemen worden geactiveerd (rood) of verzwakt (blauw) in hun interactie met klimaatschalen, in patronen die de mondiale atmosferische circulatie weerspiegelen. Bron afbeelding: Universiteit van Rochester/Benjamin Storer
Hoofdauteur Benjamin Storer, universitair hoofdonderzoeker bij Arue's Turbulence and Complex Flows Research Group, zei dat weerpatronen in de oceaan vergelijkbaar zijn met die we op het land ervaren, maar op verschillende tijd- en lengteschalen. Weerpatronen op het land kunnen meerdere dagen aanhouden en ongeveer 500 kilometer breed zijn, terwijl oceaanweerpatronen, zoals wervels, drie tot vier weken aanhouden, maar slechts een vijfde van de grootte op land zijn.
"Wetenschappers hebben lang gespeculeerd dat deze alomtegenwoordige, schijnbaar willekeurige bewegingen in de oceaan communiceren met klimaatschalen, maar dit is verdoezeld omdat het onduidelijk was hoe dit complexe systeem uit elkaar moest worden gehaald om hun interacties te meten," zei Aroui. "We hebben een raamwerk ontwikkeld dat precies dat doet. Wat we ontdekten is anders dan mensen verwachtten, omdat het atmosferische conditionering vereist."
Het doel van het team is om te begrijpen hoe energie via verschillende kanalen in de oceaan over de hele aarde wordt overgedragen. Ze gebruikten een wiskundige methode ontwikkeld door Arui in 2019, die Storr en Aroui vervolgens implementeerden in codes op hoog niveau, waardoor ze verschillende vormen van energieoverdracht van de omtrek van de aarde tot 10 kilometer konden bestuderen. Deze technieken werden vervolgens toegepast op oceaandatasets van geavanceerde klimaatmodellen en satellietobservaties.
Onderzoek toont aan dat oceaanweersystemen zowel gestimuleerd als verzwakt worden wanneer ze in wisselwerking staan met klimaatschalen, in een patroon dat de mondiale atmosferische circulatie weerspiegelt. De onderzoekers ontdekten ook dat een atmosferische zone nabij de evenaar, de Intertropical Convergence Zone genaamd, 30% van de mondiale neerslag produceert, wat enorme energieoverdrachten veroorzaakt en oceaanturbulentie veroorzaakt.
Het bestuderen van dergelijke complexe vloeistofbewegingen op meerdere schaalniveaus is geen gemakkelijke taak, aldus Stoll en Arui, maar het biedt voordelen ten opzichte van eerdere pogingen om het weer te koppelen aan klimaatverandering. Ze geloven dat het werk van het team een veelbelovend raamwerk biedt voor een beter begrip van het klimaatsysteem.
"Er is veel belangstelling voor de manier waarop de opwarming van de aarde en een veranderend klimaat extreme weersomstandigheden beïnvloeden", zei Aroui. "Dergelijke onderzoeksinspanningen zijn doorgaans gebaseerd op statistische analyse en vereisen grote hoeveelheden gegevens om vertrouwen te hebben in onzekerheden. We kiezen voor een andere aanpak, gebaseerd op mechanistische analyse, die een aantal van deze vereisten verlicht en ons in staat stelt oorzaak en gevolg gemakkelijker te begrijpen."
Samengesteld uit /scitechdaily