Globálne otepľovanie, poháňané rastúcimi atmosférickými skleníkovými plynmi, naďalej prebieha a prejavuje sa rôznymi spôsobmi, pričom rok 2024 bol najteplejším zaznamenaným rokom pre globálne povrchové atmosférické teploty. Viac ako 90 % energetickej nerovnováhy Zeme sa v poslednom polstoročí akumulovalo v oceáne, čo vedie k rekordne vysokým hodnotám teploty a obsahu tepla oceánov (OHC) rok čo rok. Tieto zmeny v OHC ovplyvňujú interakcie medzi vzduchom a morom, ako aj medzi ľadom a morom, a tým výrazne pôsobia na ďalšie zložky klimatického systému.

Napriek pokračujúcemu otepľovaniu bolo doteraz ťažké rozoznať zmysluplné vzory. Avšak, pri pohľade na oceán ako na zonálne priemery v rámci pásov zemepisnej šírky sa objavili výrazné vzory zmien. Analýza obdobia od roku 2000 do roku 2023, kedy sa zlepšila dostupnosť spoľahlivých údajov, ukazuje jasný obraz. Zatiaľ čo sa oceán otepľuje takmer všade, najvýraznejšie nárasty obsahu tepla sa pozorujú v stredných zemepisných šírkach. Konkrétne, silné otepľovanie nastáva v oblastiach blízko 40° severnej zemepisnej šírky a 40°–45° južnej zemepisnej šírky. Naopak, v subtropických oblastiach blízko 20°N a 25°–30°S sa pozoruje len malé otepľovanie. Tieto vzory sú najzreteľnejšie v zonálne priemerovanom obsahu tepla oceánov a sú badateľné aj v teplotách morskej hladiny.

Najsilnejšie otepľovanie je zaznamenané na južnej pologuli, kde sú účinky aerosólov malé. Napriek tomu sa teploty morskej hladiny (SST) zvýšili viac na severnej pologuli, najmä po roku 2020. Tento kontrast s južnou pologuľou vyplýva okrem iného zo silnejších vetrov, väčšieho miešania a hlbšej zmiešanej vrstvy na južnej pologuli, ako aj z oveľa väčšieho rozsahu oceánu na južnej pologuli.

Vzory zmien OHC nie sú priamo spojené s radiáciou na vrchole atmosféry (TOA). Skôr sa javia v čistých povrchových tokoch energie a odvodenej doprave tepla oceánom, čo podčiarkuje ich spojený (viazaný) pôvod. Kľúčovú úlohu v týchto zmenách zohrávajú zmeny v atmosférickej cirkulácii, najmä prostredníctvom polewardného posunu oceánskych dýzových prúdov a búrkových dráh. Tieto zmeny v atmosfére sa odrážajú v povrchom vetrom poháňanej oceánskej Ekmanovej doprave.

Analýzy energetickej bilancie ukazujú, že kombinácia TOA radiácie a atmosférických energetických transportov vedie k odhadom čistých povrchových energetických tokov (Fs). Tieto povrchové toky majú výraznú meridionálnu štruktúru, ktorá sa podobá vzoru zmien OHC. Kombináciou Fs so zmenami OHC sa odvodzuje divergencia tepla oceánom (OEDIV), ktorá ukazuje divergenciu tepla preč od rovníka a niektorých subtropických oblastí a konvergenciu tepla smerom k stredným šírkam.

Meridionálna doprava tepla oceánom (MHT), odvodená z OEDIV, jasne ukazuje toto prerozdeľovanie tepla. Napríklad, na severnej pologuli anomálna južná MHT dosahuje vrcholy od 40° do 50°N, zatiaľ čo anomálna severná MHT od 10° do 35°N sa kombinuje, čo prispieva ku konvergencii blízko 40°N. Na južnej pologuli anomálne južné MHT od rovníka po 40°S a mierne severné anomálne MHT od 40° do 65°S vedú k obrovskej konvergencii tepla blízko 40°S. Táto divergencia tepla preč od subtropov smerom do stredných šírok je zrejmá na oboch pologuliach a poskytuje životaschopné vysvetlenie vzorov OHC.

Zmeny v povrchovom veternom strese, kľúčovom hnacom motore oceánskych prúdov, tiež zohrávajú úlohu. Posun zonálneho veterného stresu vedie k anomálnej Ekmanovej konvergencii blízko 40°S a 50°N, čo prispieva k zmenám OHC a zmien hladiny mora. Pozorovaný posun zonálneho priemerného dýzového prúdu smerom k pólom na oboch pologuliach, najmä na južnej pologuli, je spojený so zmenami v prúdení v atmosfére a mori.

Je dôležité poznamenať, že popri otepľovaní spôsobenom človekom sa uplatňuje aj vnútorná prirodzená variabilita. Napríklad, ENSO (El Niño–Southern Oscillation) spôsobuje veľkú medziročnú variabilitu v hlbokých trópoch, hoci v extratropických zonálnych priemeroch je menej viditeľná. Tichomorská dekádová oscilácia (PDO) tiež moduluje ENSO a v posledných rokoch môže mať úlohu aj v anomáliách SST.

Na záver, charakteristické vzory globálneho otepľovania, najjasnejšie viditeľné v zonálne priemerovanom OHC, sú primárne výsledkom systematickej redistribúcie tepla z globálneho otepľovania prostredníctvom spojených zmien v atmosférickej cirkulácii a oceánskych prúdoch. Tieto zmeny majú hlboký vplyv na miestne podnebie. JaroR

Štúdia zverejnená na AMS

Glosár kľúčových pojmov:

• Obsah tepla v oceánoch (OHC): Množstvo tepla akumulované v určitom objeme oceánu, zvyčajne merané v hĺbke 0-2000 metrov. Zvýšenie OHC je kľúčovým indikátorom globálneho otepľovania, pretože oceán pohlcuje väčšinu prebytočného tepla v klimatickom systéme.
• Nerovnováha energie Zeme (EEI): Rozdiel medzi množstvom slnečného žiarenia, ktoré Zem absorbuje, a množstvom tepelného žiarenia, ktoré vyžaruje späť do vesmíru. Pozitívna EEI znamená, že Zem získava energiu, ktorá sa ukladá v klimatickom systéme, najmä v oceánoch.
• Vrchol atmosféry (TOA): Horná hranica atmosféry (zvyčajne okolo 100 km), kde sa meria bilancia prichádzajúceho slnečného žiarenia a odchádzajúceho pozemského žiarenia. TOA žiarenie je dôležité pre pochopenie celkovej energetickej bilancie Zeme.
• Teplota morskej hladiny (SST): Teplota vody na najvrchnejšej vrstve oceánu. SST je dôležitá pre výmenu energie a vlhkosti medzi oceánom a atmosférou a ovplyvňuje atmosférickú cirkuláciu.
• Zonálny priemer: Priemer meteorologickej alebo oceánografickej premennej vypočítaný pozdĺž šírkového pása (zonálne). Zonálne priemery pomáhajú odhaliť globálne vzory, ktoré sú konzistentné po celom obvode zemegule.
• El Niño–Southern Oscillation (ENSO): Prirodzený klimatický jav v tropickom Tichom oceáne, ktorý zahŕňa kolísanie teploty morskej hladiny (El Niño a La Niña) a súvisiace zmeny atmosférického tlaku a zrážok. ENSO má významný vplyv na globálne klimatické vzory.
• Meridiálny transport tepla (MHT): Transport tepla v oceánoch v smere sever-juh (meridiálny smer). MHT je dôležitý pre redistribúciu tepla z trópoch do vyšších zemepisných šírok a ovplyvňuje regionálne klimatické podmienky.
• Ekmanov transport: Transport vody v hornej vrstve oceánu poháňaný povrchovým napätím vetra. Vďaka Coriolisovej sile smeruje Ekmanov transport kolmo na napätie vetra (vpravo na severnej pologuli, vľavo na južnej pologuli). Zmeny v napätí vetra môžu ovplyvniť Ekmanov transport a následne redistribúciu tepla a morskú hladinu.
• Prúdový prúd (Jet stream): Rýchly, úzky prúd vzduchu vysoko v atmosfére, ktorý ovplyvňuje búrkové dráhy a regionálne počasie. Zmeny v polohe a intenzite prúdového prúdu sú spojené so zmenami atmosférickej cirkulácie a transportu energie.
• Atmosférická reanalýza: Systematické spracovanie historických pozorovaní pomocou klimatického modelu na vytvorenie konzistentného a globálneho záznamu stavu atmosféry. ERA5 je príkladom modernej atmosférickej reanalýzy.
• Povrchové toky energie (Fs): Čistý prenos energie medzi atmosférou a povrchom (oceánom alebo pevninou). Fs zahŕňa prenos žiarenia, citeľného tepla a latentného tepla a je dôležitý pre energetickú bilanciu povrchu.
• Oceánska divergencia/konvergencia tepla (OEDIV): Miera toho, či sa teplo v danom oceánskom regióne akumuluje (konvergencia) alebo stráca (divergencia) v dôsledku oceánskych prúdov.
• Subdukcia: Proces, pri ktorom povrchová voda v oceáne klesá do hlbších vrstiev, často sa vyskytujúca v oblastiach konvergencie Ekmanovho transportu alebo vo formovacích oblastiach vodných más. Subdukcia môže prenášať teplo a ďalšie vlastnosti do hlbších častí oceánu.
• Pacifická dekádna oscilácia (PDO) a interdekádna Pacifická oscilácia (IPO): Dlhodobejšie (dekádne) kolísania teploty morskej hladiny a súvisiacej cirkulácie v Tichom oceáne, ktoré môžu modulovať vplyv ENSO a ovplyvňovať globálne klimatické vzory.