Ilmuwan Menemukan Kaitan Antara Cuaca Laut dan Iklim Global

Tim ini memberikan kerangka kerja baru untuk memahami sistem iklim dengan menggunakan analisis mekanis, bukan analisis statistik.

Sekelompok ilmuwan internasional telah menemukan bukti langsung pertama yang menghubungkan sistem cuaca acak di lautan dengan iklim dalam skala global. Dipimpin oleh Hussein Aluie, seorang profesor di Departemen Teknik Mesin Universitas Rochester dan staf ilmuwan di Laboratorium Energi Laser Universitas, tim tersebut melaporkan temuan mereka di Kemajuan dalam Sains.

Lautan memiliki pola cuaca seperti yang kita alami di darat, namun dalam skala waktu dan durasi yang berbeda, kata penulis utama Benjamin Storer, peneliti di Grup Turbulensi dan Aliran Kompleks Aluie. Pola cuaca di darat dapat berlangsung selama beberapa hari dan lebarnya sekitar 500 kilometer, sedangkan pola cuaca di lautan seperti pusaran yang berputar-putar berlangsung selama tiga hingga empat minggu namun ukurannya sekitar seperlima.

Menghubungkan Gerakan Laut dengan Iklim

“Para ilmuwan telah lama berspekulasi bahwa pergerakan yang terjadi di mana-mana dan tampaknya acak di lautan berkaitan dengan skala iklim, namun hal ini masih belum jelas karena tidak jelas bagaimana menguraikan sistem kompleks ini untuk mengukur interaksinya,” kata Aluie. “Kami mengembangkan kerangka kerja yang dapat melakukan hal itu. Apa yang kami temukan tidak sesuai dengan harapan masyarakat karena memerlukan mediasi atmosfer.”

Tujuan kelompok ini adalah untuk memahami bagaimana energi melewati berbagai saluran di lautan di seluruh planet ini. Mereka menggunakan metode matematika yang dikembangkan oleh Aluie pada tahun 2019, yang kemudian diimplementasikan ke dalam kode lanjutan oleh Storer dan Aluie, yang memungkinkan mereka mempelajari transfer energi dalam pola mulai dari keliling bumi hingga 10 kilometer. Teknik-teknik ini kemudian diterapkan pada kumpulan data kelautan dari model iklim tingkat lanjut dan dari observasi satelit.

Temuan dan Implikasi

Studi ini mengungkapkan bahwa sistem cuaca laut diberi energi dan melemah ketika mereka berinteraksi pada skala iklim dan pola yang mencerminkan sirkulasi atmosfer global. Para peneliti juga menemukan bahwa pita atmosfer di dekat khatulistiwa disebut “zona konvergensi intertropis,” yang menghasilkan 30 persen curah hujan global, menyebabkan perpindahan energi dalam jumlah besar, dan menghasilkan turbulensi laut.

Storer dan Aluie mengatakan bahwa mempelajari pergerakan fluida kompleks yang terjadi pada berbagai skala tidaklah mudah, namun hal ini memiliki keunggulan dibandingkan upaya sebelumnya yang menghubungkan cuaca dengan perubahan iklim. Mereka percaya bahwa kerja tim ini menciptakan kerangka kerja yang menjanjikan untuk lebih memahami sistem iklim.

“Ada banyak kekhawatiran mengenai bagaimana pemanasan global dan perubahan iklim mempengaruhi peristiwa cuaca ekstrem,” kata Aluie. “Biasanya, upaya penelitian tersebut didasarkan pada analisis statistik yang memerlukan data ekstensif untuk membenarkan ketidakpastian. Kami mengambil pendekatan berbeda berdasarkan analisis mekanistik, yang meringankan beberapa persyaratan ini dan memungkinkan kami memahami sebab dan akibat dengan lebih mudah.”

Referensi: “Cascade global energi kinetik di lautan dan jejak atmosfer” oleh Benjamin A. Storer, Michele Buzzicotti, Hemant Khatri, Stephen M. Griffies dan Hussein Aluie, 20 Desember 2023, Kemajuan dalam Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.adi7420

Tim yang memainkan peran sentral dalam penyelidikan ini juga termasuk Michele Buzzicotti, seorang ilmuwan peneliti di Universitas Roma Tor Vergata; Hemant Khatri, peneliti di Universitas Liverpool, dan Stephen Griffies, ilmuwan senior di Princeton.

Dukungan untuk proyek ini termasuk pendanaan dari National Science Foundation, Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional, dan Departemen Energi.