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1988年6月至7月间,利用美国宇航局的MERRA数据集对北美上空的急流进行可视化模拟。图片来源:科学史188bet博彩公司怎么样图片/ Alamy Stock Photo。T81PF2
1988年6月至7月间,利用美国宇航局的MERRA数据集对北美上空的急流进行可视化模拟。 信用:科学历史图188bet博彩公司怎么样片/ alamy股票照片。
极端天气
2020年6月12日13:13

喷射流:气候变化是否导致更多“阻止”天气事件?

罗伯特麦克韦尼

12.06.2020 |下午1:13
极端天气 喷射流:气候变化是否导致更多“阻止”天气事件?

过去的几个月里,英国出现了一些不寻常的天气有史以来阳光最充足的春天到西伯利亚的戏剧性的热浪和“僵尸野火”.

造成这种不符合季节的天气的关键是持续的高压“阻塞”天气系统,它会在许多天或数周内给地面带来清晰、干燥的条件。

阻止事件蝙蝠赶走迎面而来的低压系统,将带来云和雨的前景。它们特别是夏季散热和干旱干旱,冬季痛苦的寒冷条件。

但是,在气候变暖的情况下,阻止这些事件发生的前景是什么呢?快速变暖的北极也会起作用吗?

在本次问答中,Carbon金宝搏bet188 Brief将深入探讨阻塞事件的原因以及未来可能发生的变化。

什么是'阻塞'?

在北半球中纬度地区,低气压天气锋面通常由西向东移动,带来多云、多风和可能潮湿的天气。这些是由射流- 在对流层中快速流动的空气,最大的地球大气层。(喷射流环绕北部和南半球的中期纬度。)

喷气式飞机通常保持稳定的天气系统流在地球表面移动。这意味着任何低压系统——或带来晴朗、静止和阳光的干预高压系统——通常只会停留几天,然后被下一个系统分流。

然而,有时天气系统可能会在很长一段时间内卡在原地。这就是所谓的“阻塞”,解释道教授Tim Woollings,物理气候科学副教授188bet博彩公司怎么样牛津大学,牛津大学联合主席Met Office学术伙伴关系和a的作者关于急流的书.他告诉《碳简报》:金宝搏bet188

“阻塞是一种静止和持久的天气模式,最常是一个反气旋[高压系统],阻挡了迎面而来的喷射流和风暴。”

在高压天气系统的阻碍下,即将到来的天气要么偏离方向,要么也保持不变。这可以带来持续的天气,说英国的贝特办公室

“就您将获得的天气而言,这意味着在高压下,天气将主要是干燥并定居几天或时间。但是,如果您在天气前沿的地区,您可能会很长一段时间弄湿潮湿的天气。“

这种持续的天气会导致极端天气。英国刚刚经历了最阳光和第五最干燥的春天在记录中,在后面的一个非凡潮湿的二月记录几个月前几个月。Liz Bentley教授的首席执行官皇家气象学会,将这种潮湿的变化描述为“空前的”.

正如贝特办公室在客座帖子中解释金宝搏bet188,显着的春天天气是一个阻止天气模式的结果:

“今年春天,急流弯曲并向北移动,使得连续的高压区域控制了英国。这些高压的‘阻塞’模式是我们今年春天看到的日照、干燥和相对温暖条件延长的主要原因。”

与此同时,通常寒冷的西伯利亚地区也在不合时宜的高温中沸腾。例如,5月份的平均气温是10C以上标准——重燃去年的野火仍在蔓延. 这段长时间的高温也是一场灾难的结果阻止天气模式

https://twitter.com/ZLabe/status/1268890577841487874?s=20

英国气象局表示,阻塞现象在春季最为常见,但通常与夏季的剧烈热浪和冬季的严寒有关。

例如,阻塞是炎热和干旱的一个驱动因素英国1976年夏季, 这欧洲夏季热浪2003年西伯利亚的热浪和野火在2013年夏天,欧洲2009-10年的寒冬.一种阻碍模式——在不同的立场——让美国陷入了困境2012年破纪录的温暖三月和2013年破纪录的寒冷三月

阻塞也被证明是影响热带气旋的路径,可能会在不寻常的曲目上引导它们。

说,有一些区域,其中“优先发生”,说伦沙夫瑞教授,美国气象大学气候科学教授188bet博彩公司怎么样读书大学

“在北半球,这些区域位于北大西洋和北太平洋的北部和东部,所以对北大西洋来说,这意味着在格陵兰岛和欧洲上空。”

下面的地图,来自a2018年审查文件由WOOLLINGS及其同事表示,在1958 - 2012年度展示北半球横跨北半球的频率。它们在冬季(顶部)和夏季(底部)的季节上显示了季节的百分比,根据三种不同的特征堵塞事件的方法。橙色着色越深,堵塞的日子越多。

Woollings指出,不同方法、地区和季节的估计值差异很大,但“阻塞区域的典型数字——例如欧亚大陆、大西洋和阿拉斯加——将是每个季节发生一到两次事件,每次事件平均持续约一周”。

1958-2012年北半球冬季(上)和夏季(下)阻塞频率。橙色阴影表示该季节的天数百分比,2%大约对应每个季节的两个阻塞天数。描述阻塞事件的三种方法是:异常方法,ANO(左)绝对方法,ABS(中)和混合方法MIX(右)。红/蓝点表示在三次再分析中至少有两次有显著增加/减少趋势的区域。资料来源:伍林斯等。2018年). 根据Creative Commons归因4.0

值得注意的是阻塞发生在南半球,也发生在南半球Woollings补充道:

“[阻塞]在南半球往往持续不那么持久,因为西风喷气机更强壮。尽管如此,他们确实有一些重要的影响,如澳大利亚,新西兰和南美洲南部。“

例如,阻塞事件历史新高,天气干燥,看到了毁灭性的山火2019-20年夏季期间,澳大利亚将遭遇严重干旱2014-15年在巴西东南部

野火的后果,2010年8月4日。图片来源:俄通-塔斯社/ Alamy Stock Photo。
在莫斯科附近的野火的后果,2010年8月4日。信用:itar-tass新闻机构/ alamy股票照片。

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导致阻止的原因是什么?

那么,这些阻塞天气模式是如何产生的呢?沃林斯指出,“这其中涉及几种不同的机制,而在不同的地区,这些机制之间的平衡似乎是不同的。”

然而,一般来说,大气中的“罗斯比波”是“被认为是至关重要的”,Woollings说。rossby波 - 以后命名卡尔·古斯塔夫·罗斯比这位瑞典出生的美国气象学家发现了它们,它们是穿越中纬度的高速气流中的巨大弯道。它们也被称为“行星波”。

Rossby波是一种自然现象,是由于地球自转.因为它们是旋转流体的特征,它们也在海洋和其他行星中观察到,例如气体巨头木星土星

Woollings说,当Rossby波“放大和/或打破”时,可能会发生阻塞天气模式。可以在“波浪”喷射流中看到放大的rossby波。这倾向于减缓天气系统的东部进展,使条件更持久,潜在,允许块形成块。

一个例子是“欧米茄块”,之所以这么叫是因为它类似于希腊字母表中的大写字母欧米茄(Ω)。在这种形状下,高压和低压的交替区域分别在罗斯比波的波峰和波谷中形成。

欧米茄块在英国的插图。信贷:气象局

下面由英国气象局制作的视频解释了欧米茄块——以及一种称为“分流块”的替代形式——是如何在英国形成的(有其他几种阻塞模式也。)

块中断了西风风的流动,通常在冬季和夏季冷却器中带来温和的空气,在夏季更清晰。因此,根据哪种类型的天气系统是开销的,它开辟了更极端条件的潜力。

例如,2010年夏天,一个ω块在7月和8月的大部分时间里,俄罗斯西部上空都笼罩着高压系统。随之而来的热浪使俄罗斯西部大部分地区创下了历史上最热的夏天。作为一个2011年的论文在活动中解释:

“俄罗斯的热量在高温大于40℃(104f)的情况下生产了许多天。俄罗斯有一个纪录温暖的夏天,分别在7月和8月分别在莫斯科平均近+ 18C和+ 16C正常。“

炎热、干燥和静止的天气也带来了最严重的干旱情况大约40年.总的来说,高温、野火和相关的空气质量差造成的至少56,000人死亡在莫斯科和俄罗斯西部的其他地方

2010年8月12日,巴基斯坦苏库尔洪水灾区鸟瞰图。图片来源:Asianet Pakistan/Alamy Stock Photo。
2010年8月12日,巴基斯坦苏库尔洪水灾区鸟瞰图。图片来源:Asianet Pakistan/Alamy Stock Photo。

但是,虽然俄罗斯在热量中烘烤,但到东南几千英里,巴基斯坦坐在一个低压系统中,这是一个相同欧米茄块的一部分。由块引起的异常风模式推动北部和西部的季风降雨这给巴基斯坦北部地区带来了暴雨。

巴基斯坦全国降雨量总计为7月份70%以上平均平均水平和8月高于8月份.由此引发的洪水影响了1800多万人,造成1985人死亡,170万所房屋受损或被摧毁。

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阻塞事件是否随着气候变暖而改变?

由于阻塞事件可以带来如此极端的条件,一个重要的问题是它们的频率和严重性如何受到气候变暖的影响——以及可能受到的影响。

然而,有几个原因,为什么这不是直截了当的。首先,块没有设置定义,解释Woollings:

“块有各种形状和形式,因此虽然气象学家都会同意旋风器的内容,但是关于特定天气模式是否应作为块归类为块,通常存在不同的看法。”

2018年审查文件通过Woollings及其同事 - 前面提到 - 指出已经开发出“令人困惑的指数范围”来识别阻塞事件。它补充说:

“动态气象的主要弱点是目前没有全面的理论,捕获在阻塞生命周期的所有阶段的不同流程:发病,维护和腐烂。”

这使得监控和跟踪阻塞事件的变化以及直接比较不同研究的结果变得更加困难。

第二,“阻塞是一种零星的天气模式,因此,每年,甚至每十年,都有很大的变化,”伍林斯说。这意味着阻塞事件在一年或十年之间自然会有很大的不同,因此,对任何长期趋势的清晰看法都被短期波动搅乱了。

总的来说,Woollings说“目前还没有明显的趋势来阻止这种噪音”。Shaffrey同意:

“历史天气记录表明,在过去几十年中,阻塞并没有发生显著变化。但是,这在某种程度上取决于用于定义阻塞事件的方法。”

Woollings指出,格陵兰岛是一个可能的例外,该地区自20世纪90年代以来夏季街区数量增加.然而,尚不清楚这是否符合自然变异,他说:

“有几种方法显示,这种趋势有20分之一的几率是偶然发生的,所以这似乎很有趣。但是,如果你测试20种不同的地区和季节组合,你确实会认为其中一种完全是偶然的。”

一种2018年的论文说阻断的增加可能“被表面反馈的低级区域变暖引发” ​​- 例如在格陵兰岛上增加的雪花和冰融化,北极地区海冰损失 - 或喷射流的变化,但目前“未知”。

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气候变化将如何影响未来的阻塞?

对于科学家来说,通过持续的气候变化可能影响阻塞的预测,还有另一个障碍:气候模型一般来说,模拟阻塞,并具有趋势低估事件的频率和持续时间

一般来说,模型是“预测”的阻塞发生的普遍减少在未来“,Woollings说。他解释说:

“阻塞的动态聚焦在大气中的喷射流水平,这里模特预测热带地区的最强烈变暖。这加强了喷射溪流,使块形成更加困难。“

例如,今年早些时候,Woollings在一个金宝搏bet188客人张贴最近的热带变暖改变了罗斯比波的模式,这导致了致命的2010俄罗斯热浪。

然而,尽管在这个理论上“模型之间有很好的一致性”,沃林斯警告说,“我们仍然应该谨慎,因为模型是否正确地捕捉了物理现象还不清楚”。

根据三种不同的特征堵塞事件的三种不同方法,下面的地图 - 也是2018年冬季(顶部)和夏季(顶部)和夏季(底部)的预测。阴影表示预计的增加(橙色)和季节阻塞天百分比下降(蓝色),在1961 - 90和2061-90之间,在非常高的排放下RCP8.5场景

在RCP8.5场景下的CMIP5模型,北半球冬季(上)和夏季(底部)和夏季(底部)阻塞频率的预计变化.P661-90橙色阴影表明季节阻塞天的百分比增加,蓝色显示减少。描述阻塞事件的三种方法是:异常方法,ANO(左)绝对方法,ABS(中)和混合方法MIX(右)。黑点表示模型分歧的区域对变化的迹象(即,少于三分之二的模型显示相同的标志)。资料来源:伍林斯等。2018年). 根据Creative Commons归因4.0

这些地图突出了投影的区域差异。Shaffrey解释说:

“例如,西欧上空的冬季阻塞预计将略有减少,而东欧的阻塞预计将增加,这与北大西洋上空急流的变化有关。”

对于夏季,地图表明阻塞将换杆,减少中纬度地区的事件数量,但在高纬度地增加它们。这反映在其他的研究,太。

词汇表
RCP8.5:RCP(代表性浓度路径)是未来温室气体和其他作用力浓度的情景。RCP8.5是一个“非常高基线”的排放情景,由快速人口增长、高能源…金博宝188备用地址阅读更多

模型投影也表示南半球阻塞的减少.一种2019年研究例如,根据RCP8.5估计,到21世纪末,澳大利亚和新西兰的冬季阻塞天数将减少约三分之一。

值得注意的是,预计堵塞的减少是“相当缓慢的”,沃林斯说,这意味着它“不会很快消失”:

“阻塞可能在未来几十年的极端天气事件中扮演核心角色,特别是中纬度热浪。”

受到较少关注的一个角度是关于尺寸“阻塞事件”。但2019年发表的研究表明区块的空间范围可能会随着气候变化而增加。

使用两个气候模型和RCP8.5场景,研究人员项目分别在北半球夏季和冬季可能增加了高达17%和7%(2076-2100,而1981-2005相比)。对于南半球来说,预测表明夏季的块面积下降(高达2%)和冬季增加(高达8%)。

体积增加的原因是急流不同特征的预期变化,合著者解释说博士Pedram Hassanzadeh从…起赖斯大学在美国。他告诉《碳简报》:金宝搏bet188

“具体地,我们发现喷射流的风的速度,射流的纬度和喷射的宽度决定了阻挡事件的尺寸。众所周知,射流的所有这三种特征随着气候变暖而变化。“

例如,他说,“在夏天的北大西洋地区,喷射流变得更广泛,朝向北方转移,导致欧洲大西洋阻塞事件的规模增加”。在冬天的北太平洋地区,“喷气流变得更广泛,越来越迅速,转向北方,共同走向了西太平洋和北美东部的较大封锁事件”。

Hassanzadeh正在进行的工作也表明水分水平可能会影响阻塞事件的大小。作为温暖的气候可能会带来更多的蒸发和温暖的大气层可以容纳更多的水分,这也会影响阻塞事件。Hassanzadeh和他的同事“目前正在验证这一假设并了解其机制”,他说。

(一个研究从2015年是第一个更普遍地提出水分对阻塞很重要的人。伍林斯形容这是“近年来关于阻塞的最大的新想法之一”。)

Hassanzadeh说:更大阻止事件的风险是他们可能会导致影响更多人的极端事件,这是:

“除了其他极端天气,阻塞事件还会导致夏季严重热浪。如果阻塞事件变得更大,我们可以预期热浪将覆盖更大的地区,从而对公共健康和更广泛的生态系统产生更大的影响。”

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北极变暖会扮演什么角色?

虽然模型(暂时)表明,阻塞事件可能会在中纬度地区减少,但也有一个著名的理论,即迅速变暖的北极可能会带来更多的阻塞事件。

北极正在变暖迅速超过两倍比全球平均水平。这种现象被称为“北极扩增”。部分地,这源于海冰覆盖迅速减少在该地区 - 随着冰的减少,来自阳光的能量被明亮的白色冰被反射,而是由海洋吸收金博宝188备用地址,导致进一步变暖。(在北极地区的雪覆盖下降效果。)

北极“可能影响阻塞事件频率”的这些迅速变化有一些理论,解释说,Shaffrey:

“理论表明,作为北极温暖,北半球喷射流的力量和位置的变化将使阻止事件变得更加频繁。”

例如,随着喷射流的强度被北极对北方的寒冷空气与南部的寒冷空气之间的温度差异驱动,快速升温的北极降低了这种温差。

2019年7月,挪威斯瓦尔巴群岛北部北极海冰融化。图片来源:阿尔迪亚米/安德烈亚斯·亚历山大/阿拉米股票照片。
2019年7月,挪威斯瓦尔巴群岛北部北极海冰融化。图片来源:阿尔迪亚米/安德烈亚斯·亚历山大/阿拉米股票照片。

这可以削弱喷射流,使得更容易发展允许块的较大蜿蜒形成。

关于北极变暖如何影响中纬度地区还有其他机制,其中金宝搏bet188在2019年初的详细问答中探讨。

研究表明,北极扩大导致了北半球最近的一些中纬度极端——包括美国和亚洲非常寒冷的冬天俄罗斯2010热浪

然而,“还有有很多争论关于这些理论是否得到观察和气候模型实验的支持的科学文献,”Shaffrey说。

以及北极的影响可能因其他地方的影响而超过Woollings补充道:

“作为北极加热增强,我们预计它会影响喷射流,这可能会采取在一些地区增加阻塞。气候模型目前建议竞争热情的热带竞争力将更重要,符合封锁的总体下降。“

尽管如此,WOOLLINGS得出结论:“北极变暖是其中几种过程中的一个过程之一,这将在未来塑造阻塞行为。”

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