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科学家发现解释极端天气形成新模型

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核心提示:近日,科学家发现解释极端天气的成因,人为造成的气候变化通过一种难以觉察的共振机制,屡屡扰乱了北半球的大气流动模式。

近年来,世界多地遭受了区域性极端天气,如美国、俄罗斯分别于2011年和2010年遭遇热浪,此时巴基斯坦却遭前所未有的洪灾。据物理学家组织网近日报道,德国波茨坦气候影响研究院(PIK)科学家认为,这些个别的破坏性气候事件背后有着共同原因:人为造成的气候变化通过一种难以觉察的共振机制,屡屡扰乱了北半球的大气流动模式。相关论文将发表在本周的美国《国家科学院学报》(PNAS)上。

“中纬度地区是全球大气运动的重要部分,这里形成的大气波动会绕整个地球徘徊,在热带和北极区之间来回振荡。当气流向上摆时,这些波会从热带吸收热空气送到欧洲、俄罗斯或美国;向下摆时,同样会将北极的冷空气送到那些地方。”论文领导作者弗拉迪米尔·皮托克弗解释说,“我们发现,在最近的几次极端性天气事件中,这些全球性大气波的摆动轨迹几乎停滞了,且时间达几周之久。在上一次带来热空气后,并没有带来冷空气,所以热空气就一直停在那里。而我们观察到,通常虚弱无力地缓慢移动着的那部分波,此时被明显放大。”

研究人员开发出一种能描述天气尺度波在热带以外运动的方程,并用美国国家环境预报中心的每日标准天气数据进行了检验,在发生近几次极端天气事件期间,方程模型明确显示了某些特殊波,如“波7”(wave seven,有7个波谷和波峰跨越全球)慢慢停滞并被显著放大的情况。数据还显示,特殊大气运动模式增加了。

皮托克弗指出,这里的时间是关键。两到三天达到30摄氏度还不要紧,如果超过20天,就会导致极端的热压力。因为许多生态系统和城市不能适应这一点,热季延长会导致死亡人数增加、森林火灾和收成损失。

温室气体排放造成的气候变化不一定会导致全球统一变暖。皮托克弗指出,在北极,温度相对增高使冰雪融化,放大了升温效应,使其高于全球平均升温水平,这反过来缩小了北极和欧洲之间的温差——温差是空气流动的主要推动力量。此外,陆地比海洋更容易变暖或变冷。“这两个因素是我们发现的共振机制的关键,它们导致了中纬度地区非自然的空气流动,使天气尺度波受困时间延长。”

研究人员指出,近些年极端天气频发,人们不知道气候将会怎样发展。这些异常天气并不是对平均变暖趋势的线性反应,新模型有助于人们理解极端天气和人为气候变化之间的关系。论文合著者、PIK主管汉斯·约阿希姆·斯凯胡伯说:“我们的动态分析有助于解释为何新型极端天气增多。以往研究将其归因于气候变化,但并未发现它们背后的机制。这是一次非凡的突破。”

但他还指出,事情并非如此简单,出现极端天气的增加可能还有其他因素的作用,包括自然变化。此外研究只用了32年的数据,时间跨度还太短,不足以得出定论。(来源:科技日报 记者 常丽君)

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