气候变化导致夏季天气既暴烈又沉闷
来源:科学网   发布时间:2019-03-05
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夏日的雷暴天气

  美国麻省理工学院的一项新研究发现,气候变化正在改变大气中的能量,从而加剧夏季天气的变化,这可能导致北半球中纬度地区(包括北美洲、欧洲和亚洲)发生更强的雷暴,也可能带来更多沉闷的天气,引发空气质量问题。研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。

  研究显示,全球气温上升,特别是北极地区的气温上升,正在重新分配大气中的能量,具体表现为:更多的能量用于雷暴和其他局部对流过程,而更少的能量用于夏季温带气旋。

  论文作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系研究生Charles Gertler说:“温带气旋能使空气和空气污染得到流通,因此,随着夏季温带气旋的减弱,城市地区的空气质量可能会更差。”除了带来城市空气质量问题,也会带来更具破坏性的雷暴、持续更长时间的热浪以及更为停滞的大气。

  与飓风等更猛烈的热带气旋不同,温带气旋是发生在地球热带极地的大型天气系统。温带气旋沿着锋面产生迅速的温度和湿度变化。冬季,温带气旋会突然出现在北美洲东北方;夏季,它们可以带来多云、小阵雨、大阵风、雷暴等各种天气状况。

  温带气旋是由大气的水平温度梯度——南北两个纬度之间的平均温度差而产生的。这种温度梯度和大气中的水分在大气中产生一定的能量,可以为天气事件提供动力。例如,北极和赤道之间的梯度越大,温带气旋就会越强。

  近几十年来,北极地区的变暖速度比其他地区都快,实际上缩小了大气的水平温度梯度。Charles Gertler和O’Gorman对记录下来的气候观测数据进行全球再分析,即ERA中期再分析,这是一个自20世纪70年代以来一直在收集全球可用卫星和气象气球温度和湿度测量数据的项目。根据这些测量结果,该项目可以在大气层的各个高度产生全球估算温度和湿度网格。

  根据这一估算网格,研究小组将重点放在北半球和纬度在20到80度之间的地区。他们测量了这些地区从1979年到2017年每年6月、7月到8月的平均夏季温度和湿度。然后,他们将每年夏季的平均温度和湿度输入到麻省理工学院开发的一种算法中,该算法根据相应的温度和湿度条件估计大气中可用的能量。

  论文第二作者O’Gorman说:“我们可以看到这些能量多年来如何上升和下降,我们还可以估算出用于对流的能量有多少,而这种能量可能表现为雷暴或者温带气旋这样的大规模环流。”

  他们发现,自1979年以来,大型温带气旋的可用能量减少了6%,而用于雷暴的能量则增加了13%。

  他们的研究结果与北半球最近的一些证据相吻合,表明与温带气旋有关的夏季风随全球变暖而减弱。来自欧洲和亚洲的观测也显示出对流降雨的加强,如雷暴。

  Gertler说,“这是第一次将大气层的平均变化与这些次级时间尺度事件紧密联系起来。因此,我们提出了一个统一的框架,将气候变化与天气变化联系起来。”

  展望未来,研究人员希望能够进一步解决这个问题,看看气候变化如何影响世界上更多地区的天气。

  “我们想知道大气中可用能量的变化情况,并将趋势在地图上标识出来。”O’Gorman说,“这需要进一步研究。”

  (来源:科学网 责任编辑:李慧)

 

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