Die Welt ist wieder ein Dschungel. Würde Flaute die globale Luft durchbrennen?

TL;DR: Gute Frage, wir sind uns nicht sicher, aber wahrscheinlich ändert sich nicht viel

Dies ist eine großartige Frage, die wir noch nicht vollständig gelöst haben. Die Klimadynamik ist derzeit ein riesiges Feld, denn wir wollen genau wissen, wie sich Winde mit dem globalen Temperaturanstieg verändern können. Unsere Modelle sind nicht perfekt, aber wir haben einige gute Vorstellungen darüber, wie allgemeine Muster von Temperaturänderungen beeinflusst werden.

Atmosphäre erzwingen

Lassen Sie uns ein wenig darüber sprechen, warum wir die Flaute, Westwinde, Breitengrade der Pferde usw. haben. Hier gibt es zwei wichtige Dinge zu verstehen; der eine ist der Strahlungsantrieb und der andere der dichteabhängige Umsatz.

Strahlungsantrieb: Der Strahlungsantrieb ist einfach ein Maß dafür, wie viel Energie in Form von Wärme jeder Quadratmeter der Erde erhält. Dies ist stark vom Breitengrad abhängig und wird durch zwei Extremfälle veranschaulicht. Wenn die Sonne direkt von oben auf die Erde trifft, beträgt die von der oberen Atmosphäre empfangene Energie etwa 1.400 W/m$^2$und die Menge, die die Erde erreicht, beträgt etwa 1.000 W/m$^2$. An den Polen trifft die Sonne schräg und im Extremfall gar nicht auf die Erde, entsprechend 0 W/m$^2$. In mittleren Breiten liegt die empfangene Energie zwischen diesen beiden Extremen.

Jetzt strahlt die Erde ungefähr die gleiche Wärmemenge ab, egal wo Sie sich auf dem Planeten befinden, in Form von langwelliger Strahlung. Somit strahlen die Pole mehr Wärme ab als sie empfangen und wirken als globale Wärmesenke, während der Äquator mehr Wärme empfängt als er abstrahlt und als globale Wärmequelle fungiert. Dies wird am besten im folgenden Diagramm dargestellt:

Wir haben also einen Netto-Wärmefluss vom Äquator zu den Polen, und dies verursacht Wind – aber aufgrund des dichteabhängigen Umsatzes in die entgegengesetzte Richtung des Wärmeflusses.

Dichteabhängiger Umsatz: Dies ist ein Begriff, den ich glaube, erfunden zu haben, und der dem gebräuchlicheren Begriff Dichteschichtung gegenübergestellt werden soll. Es beschreibt die Art und Weise, wie die Atmosphäre Zirkulationszellen bildet, anstatt Schichten unterschiedlicher Dichte zu bilden. Dieser Umsatz findet ständig statt, weil die Luft in Erdnähe weniger dicht ist als die Luft in der oberen Atmosphäre. Dafür gibt es zwei Gründe: Erstens wird die oberflächennahe Luft durch die Erde erwärmt und zweitens ist die oberflächennahe Luft im Allgemeinen feuchter als die Luft in der oberen Atmosphäre. Entgegen der Intuition ist feuchte Luft weniger dicht, weil die Wassermoleküle H$_2$O, sind leichter (Molmasse 18) als die normale Luft (Molmasse 32 für O$_2$, 28 für N$_2$) und das Wasser verdrängt die schwereren Moleküle.

Allgemeine Struktur der atmosphärischen Zirkulation

Jetzt, da wir wissen, dass heiße, feuchte Luft aufsteigt, können wir einige Vorhersagen über die atmosphärische Zirkulation machen. Wir erwarten ein Band aufsteigender Luft am Äquator, weil es warm und feucht ist, und wir erwarten absteigende Luft in der Nähe der Pole, sobald sie die Möglichkeit hatte, sich abzukühlen und auszutrocknen. Wir müssen jedoch auch die Coriolis-Kraft berücksichtigen - die scheinbare Ablenkung sich bewegender Teilchen von ihrer Bahn aufgrund der murmeln, murmeln Erhaltung des Drehimpulses, murmeln , kugelförmiger Planet. Im Wesentlichen werden Teilchen auf der Nordhalbkugel nach rechts und Teilchen auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt. Dadurch ändert sich die Nord-Süd-Luftbewegung von den Polen zum Äquator in die Ost-West-Bewegung der Westwinde und Passatwinde.

Die Passatwinde verhalten sich genau so, wie wir es erwarten. Sie wehen von Norden nach Süden und werden auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt, wodurch Winde entstehen, die den Handel von Nordafrika nach Amerika trieben. Die Westwinde hingegen scheinen rückwärts zu wehen. Sie bewegen sich von Süden nach Norden und wehen aus dem Westen. Dieses seltsame Phänomen tritt auf, weil die vom Äquator erwärmte und befeuchtete Luft nicht wirklich bis zu den Polen heiß und feucht bleibt. Vielmehr ist es kühl und trocken, wenn es etwa 30 Grad zurückgelegt hat und dort zu sinken beginnt. Wenn es die Oberfläche wieder erreicht, teilt es sich und fließt entlang der Oberfläche sowohl nach Süden zum Äquator als auch nach Norden. Dieser nördliche Zweig ist das, was wir bemerken und die Westwinde nennen. Dieses ganze Schema erzeugt das unten gezeigte idealisierte Szenario:

Warum passiert das bei 30 Grad Nord und nicht bei einer anderen Zahl? Wir wissen es nicht . Wir wissen, dass es auf Jupiter bei etwa 15 Grad passiert und auf dem Mars überhaupt nicht, und unsere besten Theoretiker schlagen vor, dass es von der Rotationsgeschwindigkeit, der Größe und der atmosphärischen Zusammensetzung des Planeten abhängen muss. Hier ist ein guter Link zum EarthScience-Stack mit etwas Mathematik, wenn Sie neugierig sind.

Zurück zu Klimafragen

Das war also ein langwieriger Hintergrund zu einigen Theorien, aber die Antwort, die ich geben werde, ist viel weniger befriedigend. Wir wissen nicht wirklich, wie sich der Klimawandel auf unsere atmosphärische Zirkulation auswirken wird. Dieses Papier schlägt vor, dass ein wärmerer Planet breitere tropische Hadley-Zellen und kleinere polare und Ferrell-Zellen haben wird, und argumentiert, dass wir solche Veränderungen bereits sehen können, obwohl ein solches Schreiben durch das Fehlen einer präzisen, universellen Definition der Grenzen jeder Zelle gehemmt wird. Dieses Papier schlägt vor, dass die Zirkulation erheblich zusammenbricht. Ein Abschnitt in Wikipedia mit schlechter Quelle schlägt vor, dass es im Mesozoikum überhaupt keinen thermischen Gradienten und somit keine Zirkulation gab, während ein anderer Abschnitt ohne Quellenangabeargumentiert, dass es am Äquator einen neuen, wüstenähnlichen Gürtel gab. Ein Artikel hier besagt, dass die Hadley-Zellen bei hohen Temperaturen, auch während des Eozäns, in Wirbel zerfallen.

Insgesamt ist es unwahrscheinlich, dass eine Änderung um wenige Grad die Passatwinde oder die allgemeine Zirkulationsstruktur wesentlich verändert, und die Ergebnisse werden sich wahrscheinlich linear mit Temperaturänderungen ändern, sodass das Eozän immer noch segelbar sein wird. Ihre großräumigen Windmuster sind sicher auf der reality-checkHöhe!

Das ist also ziemlich kompliziert ...
Wind wird durch Druckunterschiede verursacht. Der Druck wird sowohl von der Temperatur als auch von der Feuchtigkeit beeinflusst. Je mehr Feuchtigkeit, desto niedriger der Druck.

Wenn das Eis vollständig schmilzt und der Pol wieder richtig warm wird, werden die Temperaturunterschiede zwischen Äquator und Pol geringer und die heftigen Winde werden wahrscheinlich nachlassen.

Es würde immer noch einen Unterschied zwischen Äquator und Pol geben, und das halbe Jahr würde der Pol in kälterer Dunkelheit liegen.
Die Winde können im Sommer sanft und im Winter stärker sein, aber sie sollten nicht vollständig verschwinden.