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可视化利用美国宇航局的MERRA数据集在北美的喷流建模,六月和七月,1988年信用关系:科学历史图像/ Alamy图片社图片。亚慱彩票APPT81PF2
可视化利用美国宇航局的MERRA数据集在北美的喷流建模,六月和七月,1988年之间。 来源:科学史图像亚慱彩票APP/ Alamy图片社图片。
极端天气
2020年6月12日13:13

急流:是气候变化造成更多的“堵”天气事件?

罗伯特·斯威尼

罗伯特·斯威尼

20年6月12日
罗伯特·斯威尼

罗伯特·斯威尼

二○二○年十二月六日|下午1点13
极端天气 急流:是气候变化造成更多的“堵”天气事件?

在过去的几个月已经看到了一些显着的天气,来自英国的记录阳光最充足的春天西伯利亚的戏剧性的热浪和“僵尸野火”。

关键就在这天气反常是持久高压“堵”的天气系统,带来清晰,干燥的条件下在地面以下了很多天或数周。

阻塞事件蝙蝠远迎面而来,将带来云和雨的前景低压系统。他们是在冬季,夏季的热浪和干旱和寒冷条件下特别的代名词。

但什么是对气候变暖阻塞事件的前景如何?并能迅速变暖的北极也有发挥作用?

在这个Q&A,碳简要需要阻亚慱官网断事件和未来的潜在变化的原因一探究竟。

什么是“堵”?

围绕北半球,低压锋面,其带来的阴天,大风和潜在的潮湿天气的中纬度地区,一般从西向东移动。这些是由携带沿急流- 快速流动的空气高高的对流层中的电流,在地球大气层的最底层。(急流环绕北半球和南半球两者的中纬度地区。)

射流通常保持天气系统跨越地球表面移动的稳定流。这意味着,任何低压系统 - 或介入的高压系统,带来清晰,仍然和阳光充足的条件 - 通常只用于天被下一个系统上分流前的事萦绕。

但是,有时天气系统可能会卡在原地的时间过长。这就是所谓的“堵”,解释教授蒂姆·Woollings在物理气候科学副教授亚慱彩票APP牛津大学,牛津大学的联合主席气象局的学术合作伙伴和作者书上的喷流。他告诉碳简介:亚慱官网

“阻断性是固定和持久性天气模式,最通常的反气旋[高压系统],即块迎面而来的喷射流和风暴”。

随着方式的高气压天气系统,迎面而来的天气或者偏转离开或它也原地踏步。这可以带来一致的天气长时间,说,英国气象办公室

“在天气,你会得到的条款,这意味着高压力下的天气将保持干燥为主并定居几天或几周可能。但是,如果你是在天气方面的领域,你可能会得到风雨交加的天气很长一段时间。”

这种持续的天气可能会导致极端的条件。英国刚刚经历了阳光明媚和第五最干燥的弹簧记录,后一个非凡的关于转旋转最湿月纪录仅仅在几个月前。利兹教授本特利,首席执行官英国皇家气象学会,描述了本湿到干移为“史无前例”。

由于气象局的客座文章解释了亚慱官网中,显着的弹簧天气阻挡天气模式的结果:

“今年春季,射流屈曲和向北移动,允许高压主导英国的连续区域。这些“堵”高压模式是晴天,干燥的长期和相对温暖的环境下,我们已经看到今年春天的主要原因。”

与此同时,西伯利亚的寒冷通常袤一直憋着在不合时宜的热量。五一期间的平均温度,例如,为图10C的限额以上- 重燃野火去年还憋着。该延长的热周期也是一个的结果阻断天气模式

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

阻塞是最常见的春天,气象局说,但往往是最有冬天,夏天和严寒戏剧性热浪有关。

例如,阻挡是的热和干旱的驾驶员英国1976年的夏天中,2003年欧洲的致命热浪夏季西伯利亚的热浪和森林大火在2013年夏天,和欧洲的2009-10极端寒冷的冬天。一个阻塞模式 - 在不同的位置 - 把美国的一个破纪录的温暖三月在2012年和破纪录的寒冷三月2013

阻止也被证明影响热带气旋的路径,有可能转向他们不寻常的轨道。

有一些地区在那里堵“优先发生”,说:莱恩教授Shaffrey在气候学教授亚慱彩票APP雷丁大学

“在北半球,这些都是在北大西洋和北太平洋的北部和东部边 - 使北大西洋,超过格陵兰和欧洲的手段。”

下面的图,从2018综述论文通过Woollings和他的同事,给予阻断整个北半球事件在2058至12年的频率的指示。它们显示的天在本赛季的百分比根据表征阻塞事件的三种不同方法阻断冬天(上图)和夏季(底部)。颜色越深橙色阴影,阻塞的天。

该估算不同方法,地区和季节,Woollings笔记,但是“典型的数字之间颇有几分阻断地区 - 在欧亚大陆,大西洋和阿拉斯加,例如 - 将每赛季的一个或两个事件,每个事件持续约一个平均每周”。

冬季(顶部)和夏季(底部)在北半球阻塞频率1958至2012年。橙色阴影指示的天在季节的百分比,以大致对应于每个季节两个封端天2%。表征阻塞事件的三种方法被示出:异常的方法,ANO(左)的绝对方法,ABS(中),和混合的方法,MIX(右)。红色/蓝色圆点表示在至少二三再分析的显著增加/减少趋势的区域。信用:Woollings等。(2018)。下再版知识共享署名4.0

值得注意的是,阻断发生在南半球,太补充说Woollings:

“[阻止]趋向于较少持久在南半球作为西风射流更强。尽管如此,他们确实有一些重要的影响,比如在澳大利亚,新西兰和南美洲南部。”

例如,阻断事件是背后的纪录高温干燥天气该锯毁灭性的森林大火在澳洲的2019-20夏天,和主要的干旱在巴西东南部2014-2015

野火之后,8月4日2010年来源:俄通社 - 塔斯社/ Alamy图片社图片。
莫斯科附近的野火之后,8月4日2010年来源:俄通社 - 塔斯社/ Alamy图片社图片。

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是什么原因导致阻塞?

那么,如何才能阻止这些气候模式产生的呢?Woollings指出,“有涉及到几个不同的机制和它们之间的平衡似乎在不同地区的不同”。

但一般情况下,“Rossby波”在大气中“被认为是至关重要的”,说Woollings。Rossby波 - 而得名卡尔 - 古斯塔夫·罗斯贝,谁确定他们在瑞典出生的美国气象学家 - 是急流巨头蜿蜒跨纬度地区伸展。他们也被称为“行星波”。

罗斯贝波是自然现象,即形式的一个结果地球自转。因为它们是旋转的流体的特征,它们也在海洋和其它行星,例如气体巨头观察木星土星

当Rossby波“成为放大和/或打破”可发生阻塞的天气模式,说Woollings。扩增罗斯贝波可以在“波状”喷气流可以看出。这趋于缓慢天气系统的东向西发展,使得情况更加持久的和潜在的,允许块形成。

一个例子是“欧米茄块”,所谓的,因为它酷似大写字母欧米加(Ω),希腊字母。在这种形状,分别交替在罗斯贝波的波峰和波谷的高压和低压的区域的形式,。

在英国的欧米伽块的插图。信用:英国气象局

下面的视频,由英国气象局解释说,欧米伽块如何 - 和阻断称为“分流块”的另一种形式 - 可形成超过英国。(有阻挡的几个其它图案太。)

A嵌段中断西风,冬季和冷却器,在夏天更新鲜条件期间其通常带来在温和的空气的盛行流动。因此,它开辟了潜在的更极端的条件下,这取决于天气系统的类型是开销。

在2010年的夏天,例如,一种ω块留下了一个高压系统坐着俄罗斯西部大部分七月和八月。产生的热浪锯大多数俄罗斯西部的记录其夏季最热的历史。作为一个2011纸该事件说明:

“过俄罗斯的热量产生了许多天,其中所述高温是低于40℃(104F)大。俄罗斯有创纪录的温暖的夏天,莫斯科平均接近+ 18C和16C +偏多分别为七月和八月的月。”

热,干燥,仍然的天气也带来了最严重的干旱条件大约40年。总体上,热,野火和相关的空气质量差引起的至少56000人死亡在莫斯科和俄罗斯西部其他地区。

洪水的鸟瞰灾区在苏库尔,巴基斯坦,8月12日2010年来源:亚洲网巴基斯坦/ Alamy图片社图片。
洪水的鸟瞰灾区在苏库尔,巴基斯坦,8月12日2010年来源:亚洲网巴基斯坦/ Alamy图片社图片。

不过,虽然俄罗斯是在热烘烤,几千里东南部,巴基斯坦正坐在下的低压系统,是同欧米茄块的一部分。所造成的不寻常的块风的模式推季风降雨的北部和西部,带来大雨到巴基斯坦北部地区。

巴基斯坦全国总降雨量分别为在70%以上平均在七月和102%以上在八月。产生的洪水影响超过18万人,造成1985人死亡,受损或被毁的房屋1.7米。

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要阻止的改变气候事件已经回暖?

由于阻塞事件能带来这样的极端条件下,一个重要的问题是如何他们的频率和严重程度正在 - 而且很可能是 - 受气候变暖。

但是,有几个原因,这是小于简单。首先,是块没有确切的定义,解释Woollings:

“块有各种形状和形式,所以,尽管气象学家将都同意旋风是什么,有一个特定的天气模式是否应该被归类为块或不经常不同的看法。”

2018综述论文通过Woollings和他的同事 - 前面提到的 - 注意,“指数的扑朔迷离范围”已被开发,以确定阻塞事件。它补充说:

“在动力气象学的一个主要弱点是,目前还没有全面的理论捕获在阻止生命周期的各个阶段作用的不同过程:发病,维护和衰减。”

这使得更加难以监测和跟踪变化,阻塞事件,从不同的研究以及直接比较的结果。

其次,“阻断是零星的天气模式,因此,每年变化很大,甚至十年的十年”,说Woollings。这意味着,阻塞事件,自然会相差很多从一年 - 或十年 - 到另一个,所以任何长期趋势明确的说法是由短期波动搅浑。

总体而言,Woollings说:“有堵看到对这种噪音没有明显的趋势”。Shaffrey同意:

“历史气象记录表明,阻断并没有显著在过去的几十年里改变。然而,这在某种程度上取决于该方法用于定义阻塞事件“。

一个可能的例外是在格陵兰岛,Woollings票据,这已经看到自上世纪90年代增加了夏天块。但是,目前尚不清楚这是否是下降到自然变化与否,他说:

“有几种方法给大约1英寸-20由偶然发生这种趋势的机会,所以它似乎有趣。不过,如果你测试区域和季节的20个不同的组合,你的确会想到这些一个偶然纯粹表现出这样的变化。”

一个2018纸如增加融雪和冰融化格陵兰岛和北极地区的海冰损失 - - 说,在阻断增长可能“是由表面反馈推动低级别区域气候变暖所引起”或急流的变化,但是这是目前“未知”。

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威力气候变化如何影响未来阻止?

对于科学家们如何制作阻止可能由持续的气候变化的影响的预测,还有另一个障碍:气候模型通常与模拟拦截奋斗,有倾向低估的频率和事件的持续时间都

在一般情况下,模型“预测在阻断发生普遍下降在未来”,说Woollings。他解释说:

“阻塞的动态在大气中喷在流级别集中起来,这里模型预测的气候变暖最强的热带地区。这加强了喷射流风,使其更难为块的形式“。

今年早些时候,例如,Woollings在讨论亚慱官网客户后如何近期热带气候变暖已经改变Rossby波,这促成了致命的2010俄罗斯热浪的格局。

然而,尽管有这种理论“模型之间良好的一致性”,Woollings警告说,“我们还是应该谨慎,因为目前尚不清楚,该模型是否正确捕捉物理学”。

下面的地图 - 也从2018年的审查文件 - 对北半球冬季(顶部)和夏(下)拦截秀预测,根据表征阻塞事件的三种不同的方法。阴影部分表示预计增幅(橙色)和下降(蓝色)的阻塞日在本赛季的百分比,一九六一年至1990年和2061-90之间,非常高排放下RCP8.5情景

在冬季(顶部)和夏季(底部)使用RCP8.5情景下CMIP5模式在北半球块频率从1961至90年至2061-90预计变化。橙色阴影表示的天堵在本赛季的百分比增加,和蓝色显示减少。表征阻塞事件的三种方法被示出:异常的方法,ANO(左)的绝对方法,ABS(中),和混合的方法,MIX(右)。黑点表示在改变(即显示相同的符号模型的小于三分之二)的符号模型分歧性的区域。信用:Woollings等。(2018)。下再版知识共享署名4.0

该地图突出的突起的区域差异。作为Shaffrey解释说:

“例如,冬季阻挡在西欧预计将略有下降,同时阻止预计有超过北大西洋喷流中的变化相关联的东欧增加。”

对于夏天,地图显示,阻塞将转向polewards,降低了中纬度地区事件的数量,但在高纬度地区增加他们。这反映在其他研究了。

词汇表
RCP8.5:所述的RCP(代表浓度途径)是温室气体和其他强迫的未来浓度的场景。RCP8.5是一个“非常高基线”排放人口的快速增长,高能耗带来的情景......阅读更多

模型预测也表明在下降阻断南半球。一个2019研究,例如,估计冬季的数天阻塞在澳大利亚和新西兰可以由21世纪下RCP8.5年底下降了约三分之一。

值得注意的是,在阻断预计下降是“相当缓慢” Woollings,这意味着它是“不会任何时间很快走开”说:

“堵可能会起到极端天气事件的核心作用在未来几十年,特别是中纬度的热浪。”

已经很少受到关注的角度是关于尺寸阻断事件。但相关研究发表在2019年表明块的空间范围很可能会增加气候变化。

使用两个气候模式和RCP8.5情景,研究人员预计,阻塞事件的地区可能达分别增至17%和7%,在北半球的夏季和冬季,(由2076年至2100年,相对于1981年至2005年)。对于南半球,预估表明块区域夏季(最多2%)的下降,(8%以上)增加了冬天。

之所以尺寸的增加是下降到急流的不同特性的预期变化,解释合着者Pedram Hassanzadeh博士莱斯大学在美国。他告诉碳简介:亚慱官网

“具体来说,我们发现,该喷射流的风的速度,射流的纬度和射流的宽度确定阻塞事件的大小。所有急流的这三个特点是众所周知的变化,因为气候变暖“。

他举例说,“在夏天在北大西洋地区,急流变得更宽,并且转移到北方,从而增加在欧洲 - 大西洋阻塞事件的大小”。而随着冬季在北太平洋地区,“急流变得更宽,更快,并且转移到北方,一起导致了在西太平洋和北美东部大阻塞事件”。

Hassanzadeh正在进行的工作还表明,水分含量会影响阻塞事件的大小。由于气候变暖很可能会带来更多的蒸发和一个温暖的气氛可以容纳更多的水分,这也可能会影响到阻塞事件。Hassanzadeh和他的同事们“目前正在验证这一假说和理解机制”,他说。

(一个从2015年开始研究是第一个建议,水分是堵塞更普遍重要。Woollings将此描述为“对近年来阻断最大的新理念之一”。)

较大的阻塞事件的风险是,他们可能会导致影响更多的人的极端事件,Hassanzadeh说:

“阻塞事件可能会导致,其他的极端天气,夏天热浪严重当中。如果阻塞事件越来越大,我们可以预期,覆盖更大的面积,从而对公众健康和生态系统的广泛影响更大的热浪。”

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什么样的角色北极变暖玩吗?

虽然车型 - 暂定 - 表明,阻断事件可能在中纬度下降,还有一个突出的理论认为,一个快速北极变暖可能会带来更多的人。

北极变暖超过两倍快高于全球表面平均。这种现象被称为“北极放大”。部分地,这从茎海冰覆盖的快速流失在该地区 - 作为冰减弱,来自太阳的能量,将已被明亮的白色冰反射出去改为由海洋吸收,造成进一步升温。(下降积雪在北极陆地地区也有同样效果。)

有一些理论,在这些北极快速变化“可能会影响阻塞事件的频率”,解释Shaffrey:

“该理论认为,北极变暖,在强度和北半球急流的位置变化将使得阻塞事件变得更加频繁。”

例如,作为喷射流的强度受到温差冷空气之间在北极驱动到北和温和空气到南部,快速升温北极降低该温度差。

北极海冰融化,挪威斯瓦尔巴特群岛,2019年七月信用北:aldiami /安德烈亚斯·亚历山大/ Alamy图片社图片。
北极海冰融化,挪威斯瓦尔巴特群岛,2019年七月信用北:aldiami /安德烈亚斯·亚历山大/ Alamy图片社图片。

这可能会削弱喷射流,使其成为发展的大曲折,使块形成更敏感。

还有的北极变暖将如何影响中纬度地区的其他机制,亚慱官网在2019年初探讨在一个详细的问答。

有研究表明,北极放大已经在北半球最近的一些中纬度地区极端贡献 - 包括非常寒冷的冬天,在美国和亚洲俄罗斯2010热浪

然而,“还是有很多辩论在关于是否这些理论是通过观测和气候模型实验支持的科学文献”,Shaffrey说。

而且任何影响,北极有可以通过影响从其他地方来抵销补充说Woollings:

“由于北极变暖增强,我们期望它影响喷流,这可能采取行动,增加在一些地区封锁。气候模型目前建议变暖热带的竞争影响将是更重要的,在阻塞的整体下降相一致“。

尽管如此,Woollings总结道:“北极变暖是在几个组合,这将塑造未来的阻止行为的方法之一。”

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