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可视化使用美国国家航空航天局的Merra DataSet在1988年6月和7月在北美建模喷射流。信用:科学历史图片/ alamy股票照片。亚慱彩票APPT81PF2.
在1988年6月至7月期间,使用美国宇航局的Merra DataSet使用NASA Merra DataSet在北美模拟喷气机。 资料来源:科学历亚慱彩票APP史图片/ Alamy Stock Photo。
极端天气
2020年6月12日第13章13节

急流:气候变化是否导致更多的“阻塞”天气事件?

罗伯特在筹划

罗伯特在筹划

12.06.2020 | 1:13pm
极端天气 急流:气候变化是否导致更多的“阻塞”天气事件?

过去几个月,英国出现了一些不同寻常的天气最阳光的春天记录西伯利亚的剧烈的热浪和 ”僵尸野火“。

这种不合作天气的关键是持续的高压“阻塞”天气系统,在下面的地面上带来清晰,干燥的条件持续多天或周。

阻塞事件击退了即将到来的可能带来云和降雨的低压系统。它们是夏季热浪和干旱以及冬季严寒条件的代名词。

但是在温暖的气候中阻止事件的前景是什么?北极也可以发挥作用吗?

在此Q&A中,碳简介仔细看亚慱官网看阻止事件的原因和未来的潜在变化。

“阻断”是什么?

在北半球中纬度地区,低气压天气锋通常由西向东移动,它会带来多云、多风和可能潮湿的天气。这些是由急流-一股快速流动的气流,在高空的对流层,地球大气层的最低层。(急流环绕着南北半球的中纬度地区。)

喷射通常会使横跨地球表面移动的稳定的天气系统流。这意味着任何低压系统 - 或干预透明,静止和阳光明媚的条件的高压系统 - 通常只会在下一个系统分流前的几天内存。

然而,有时天气系统可以长时间陷入困境。这被称为“阻塞”,解释说明Tim Woollings教授,该研究所物理气候科学副教授亚慱彩票APP牛津大学,牛津联席主席英国气象局学术伙伴关系的作者在喷射流上预订.他讲碳简短:亚慱官网

“阻塞是一种静止和持续的天气模式,通常是反气旋[高压系统],它阻止即将到来的急流和风暴。”

在途中拥有高压天气系统,迎面而来的天气也被偏离或者,它也被留下来了。这可以带来一致天气的延长时期英国气象办公室

“就你会遇到的天气而言,这意味着在高压下,天气主要会保持干燥,持续几天或几周。然而,如果你在天气锋面所在的地区,你可能会在很长一段时间内遇到潮湿和多风的天气。”

这种持久的天气可能会导致极端条件。英国刚刚经历过它的阳光明媚,第五干旱的春天记录上,这是一个非同寻常的大转变史上最潮湿的二月只是几个月前。莉斯教授宾利,首席执行官皇家气象学会他将这种从湿到干的转变描述为“前所未有的“。

正如英国气象局在一篇关于亚慱官网在美国,这种不同寻常的春天天气是由一种阻塞的天气模式造成的:

“这个春天,喷射圈向北弯曲并移位,允许连续的高压区域来支配英国。这些“阻塞”的高压模式是我们看到今年春天的阳光明媚,干燥和相对温暖的条件的主要原因。“

与此同时,西伯利亚通常寒冷的海外蔓延一直在不合时宜的热量中酝酿。例如,5月期间的平均气温是比正常温度高10摄氏度——重燃野火从去年开始就一直在酝酿.这种延长的热量也是a的结果阻止天气模式

https://twitter.com/zlabe/status/12688787784148787704

Met Office说,春天在春天,封锁是最常见的,但在夏季和冬季严重寒冷的情况下,通常与剧烈热浪最多相关。

例如,阻塞是热量和干旱的驾驶员英国1976年夏季,2003年致命的欧洲夏季热浪西伯利亚的热浪和野火2013年夏天,以及欧洲2009-10的极端寒冷的冬天.阻塞模式——在不同的位置——给美国带来了一个2012年在2012年录制令人震惊的温暖,并在2013年录制录制寒冷

阻塞也被证明了影响热带气旋的路径,可能会引导它们走上不同寻常的轨道。

有一些特定的区域,阻塞“优先发生”,说Len Shaffrey教授,气候科学教授亚慱彩票APP雷丁大学

“在北半球,这些都在北大西洋和北太平洋的北部和东部 - 因此对于北大西洋而言,这意味着格陵兰和欧洲。”

下面的地图,来自2018年评论纸伍林斯和他的同事,给出了1958-2012年北半球阻塞事件的频率。他们根据描述阻塞事件的三种不同方法显示了冬季(上)和夏季(下)发生阻塞的天数百分比。橙色的阴影越深,遮挡的天数越多。

woolings指出,不同方法、地区和季节之间的估计相差很大,但“阻塞地区的典型数字——例如欧亚大陆、大西洋和阿拉斯加——每个季节会发生一到两次事件,每次事件平均持续约一周”。

1958 - 2012年北半球冬季(顶部)和夏季(底部)阻塞频率。橙色阴影表明本赛季的百分比,每季约有2%左右两次被封锁。描述阻塞事件的三种方法分别为异常法、ANO(左)、绝对法、ABS(中)和混合法MIX(右)。红色/蓝点表示具有显着增加/减少三个Reanalyses中的趋势的区域。来源:Woollings等(2018)。重新发布下属知识共享属性4.0

值得注意的是阻塞南半球也一样Woollings补充道:

“由于西风急流更强,(阻塞)在南半球往往不那么持久。尽管如此,它们确实有一些重要的影响,比如对澳大利亚、新西兰和南美洲南部。”

例如,阻止事件是在炎热干燥的天气背后,看到了毁灭性的丛林大火在澳大利亚2019 - 20年夏季,以及一个主要的干旱期间2014 - 15年在巴西东南部

野火的后果,2010年8月4日。信用:itar-tass新闻机构/ alamy股票照片。
2010年8月4日,莫斯科附近发生火灾。资料来源:俄通-塔斯社/ Alamy Stock Photo。

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导致阻塞的原因是什么?

那么这些阻塞天气模式如何出现如何?WOOLLINGS指出,“有几种不同的机制涉及,并且在不同地区之间的平衡似乎不同”。

然而,总的来说,大气中的“罗斯比波”被认为是“至关重要的”,woolings说。罗斯比波浪-命名Carl-gustaf rossby瑞典主义的美国气象学家确定了它们 - 在喷射流中的巨大蜿蜒蜿蜒横跨中期纬度。它们也被称为“行星波”。

Rossby Waves是一种自然现象,其形成为地球旋转.由于它们是旋转流体的特征,所以在海洋和其他行星(如气态巨行星)中也可以观察到它们木星土星

当Rossby波浪“被放大和/或破坏”时,阻塞的天气模式就会发生,woolings说。放大的罗斯比波可以在“波浪”急流中看到。这往往会减缓从东到西的天气系统的发展,使情况更持久,并有可能使阻塞形成。

一个例子是“omega块”,所谓的,因为它类似于希腊字母表中的大写字母OMEGA(Ω)。在这种形状中,分别在峰值和罗斯比波的峰值中的高和低压形式的交替区域。

在英国上空的欧米茄块的插图。信贷:遇见办公室

由英国遇见办公室的下面的视频解释了欧米茄的块 - 以及替代形式的阻塞形式,称为“泛越块” - 可以在英国形成。(有其他几种阻塞模式也一样。

在冬季,西风通常会带来温和的空气,而在夏季,则会带来更凉爽、更清新的环境。因此,它可能会导致更极端的情况,这取决于头顶上是哪种类型的天气系统。

例如,在2010年夏天,欧米茄块留下了一座高压系统,坐在俄罗斯西俄罗斯七月和八月的大部分时间。由此产生的热浪锯看到俄罗斯大部分历史上最热的夏季。作为一个2011纸关于事件解释:

“俄罗斯的高温导致许多天的高温超过40摄氏度(104华氏度)。俄罗斯经历了创纪录的温暖夏季,莫斯科7月和8月的平均气温分别比正常水平高出18摄氏度和16摄氏度。”

热,干燥和静止的天气也带来了最糟糕的干旱条件大约40年.总共,热量,野火和相关的空气质量造成至少56000人死亡在莫斯科和西俄罗斯的其他地区。

洪水击中区域的鸟瞰图在Sukkur,巴基斯坦,2010年8月12日。信用:亚洲人巴基斯坦/ alamy股票照片。
洪水击中区域的鸟瞰图在Sukkur,巴基斯坦,2010年8月12日。信用:亚洲人巴基斯坦/ alamy股票照片。

但是,当俄罗斯在炎热中炙烤的时候,在其东南方几千英里的地方,巴基斯坦正处于一个低气压系统之下,该系统是同一欧米茄块的一部分。由阻塞引起的不寻常的风型将季风降雨推向北部和西部,将大雨带到巴基斯坦的北部。

巴基斯坦的全国降雨量是比7月份的平均水平高出70%,比8月份高出102%.由此产生的洪水影响了1800多万人,造成1,985人死亡,损坏或摧毁了1.7米的房屋。

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随着气候变化的变化,阻止了更改的事件?

由于阻塞事件可以带来如此的极端条件,重要的问题是他们的频率和严重程度是如何 - 并且可能受到温暖的气候影响。

然而,有几个原因说明为什么这不是那么简单。首先,一个块没有固定的定义,Woollings解释道:

“气旋有各种各样的形状和形式,所以气象学家对什么是气旋达成一致意见,但对于某个特定的天气模式是否应该被归类为气旋,常常有不同的看法。”

2018年评论纸woolings和他的同事们(前面提到过)指出,已经开发出了一套“令人眼花缭乱的指数”来识别阻塞事件。它补充道:

“动力气象学的一个主要弱点是,目前没有一个全面的理论,可以概括阻塞生命周期各阶段的不同过程:开始、维持和衰变。”

这使得监控和跟踪阻塞事件的变化更难以直接比较来自不同研究的结果。

其次,“阻止是孢子天气模式,因此,甚至从十年到十年的年度到年度高度变化”,Woollings说。这意味着阻止事件自然会从一年或十年来自然地变化很多 - 对于另一个人来说,对任何长期趋势的清晰观点是短期波动的混淆。

总体而言,WOOLLINGS说:“对这种噪音看出阻塞没有明确的趋势”。Shaffrey同意:

“历史天气记录表明,在过去的几十年里,阻止并没有显着变化。但是,这有点依赖于用于定义阻塞事件的方法。“

一个可能的异常是格陵兰岛,Woollings笔记,它已经看到自20世纪90年代以来的夏季街区增加.然而,他说,目前尚不清楚这是否是自然变异的结果。

“几种方法给出了这一趋势的一个偶然趋势的机会,所以似乎有趣。但是,如果你测试20个不同的地区和季节组合,那么你确实希望其中一个纯粹偶然地表现出这样的改变。“

一个2018纸他说,阻塞的增加可能是“由表面反馈推动的低水平区域变暖所引发的”——比如格陵兰岛的融雪和冰融化的增加,以及北极区域海冰的损失——或者是急流的变化,但这目前是“未知的”。

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气候变化如何影响将来阻塞?

对于正在预测持续的气候变化会如何影响阻塞的科学家来说,还有另一个障碍:气候模型一般与模拟阻塞斗争,并有这种趋势低估事件发生的频率和持续时间

一般来说,模特“预测阻塞发生的一般减少在未来,”woolling说。他解释说:

“阻塞的动力集中在大气的急流水平,这里的模型预测热带地区最强烈的变暖。这加强了急流风,使得街区更难形成。”

今年早些时候,例如,Woollings在a中讨论亚慱官网最近的热带变暖如何改变了罗斯比波的模式,这导致了2010年致命的俄罗斯热浪。

然而,虽然在这个理论上存在“模型之间的良好一致”,但Woollings警告说:“我们仍然应该谨慎,因为尚不清楚模型正在正确捕获物理学”。

下面的地图——也是来自2018年的综述论文——显示了北半球冬季(上)和夏季(下)的阻塞预测,根据描述阻塞事件的三种不同方法。从1961-90年到2061-90年,在排放非常高的情况下,阴影部分预示着该季节阻塞日数百分比的增加(橙色)和减少(蓝色)RCP8.5情景

利用CMIP5模式预测RCP8.5情景下1961-90年北半球冬季(顶)和夏季(底)阻塞频率的变化。橙色的阴影表示这个季节阻塞天数的百分比增加,蓝色表示减少。描述阻塞事件的三种方法分别为异常法、ANO(左)、绝对法、ABS(中)和混合法MIX(右)。黑点表示变化标志上模型不一致的区域(即少于三分之二的模型显示相同的标志)。来源:Woollings等(2018)。重新发布下属知识共享属性4.0

地图突出了预测的区域差异。作为Shaffrey解释说:

“例如,例如,在西欧的冬季阻止,预计将略微减少,而在北大西洋上的喷射流中的转变相关联的欧洲将增加。”

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。这反映在其他研究, 也。

术语表
RCP8.5:RCP(代表浓度途径)是未来温室气体和其他强制浓度的情景。RCP8.5是一种“非常高的基线”发射情景,由迅速的人口增长,高能量......阅读更多

模型投影也表明阻止南半球拒绝.一个2019年研究例如,据估计,根据RCP8.5,到21世纪末,澳大利亚和新西兰的冬季封锁日数将减少约三分之一。

值得注意的是,封锁中的预计下降是“相当渐进”,这意味着它意味着它“不会很快就会消失”:

“封锁可能在未来几十年中,特别是中纬度热浪的极端天气事件中发挥着核心作用。”

一个接受不太关注的角度是关于大小“阻塞事件”。但研究发表于2019年建议块的空间程度可能随着气候变化而增加。

利用两个气候模式和RCP8.5情景,研究人员预测,在北半球夏季和冬季,阻塞事件的面积将分别增加17%和7%(到2076-2100年,相比于1981-2005年)。对于南半球,预测表明,夏季阻塞面积减少(多达2%),冬季增加(多达8%)。

尺寸增加的原因是射流射流不同特征的预期变化,解释说明博士Pedram Hassanzadeh莱斯大学在美国。他讲碳简短:亚慱官网

“具体来说,我们发现急流的风速、急流的纬度和急流的宽度决定了阻塞事件的大小。众所周知,随着气候变暖,急流的这三个特征都会发生变化。”

例如,他说,“在北大西洋地区的夏季,急流变得更宽并向北移动,导致欧洲-大西洋阻塞事件的规模增加”。冬季,在北太平洋地区,“急流变得更宽、更快,并向北移动,共同导致西太平洋和北美东部上空发生更大的阻塞事件”。

哈桑扎德正在进行的工作还表明,湿度水平可以影响阻塞事件的规模。因为气候变暖可能带来更多的蒸发和温暖的气氛可以容纳更多的水分,这也可能影响阻塞事件。他说,Hassanzadeh和他的同事们“目前正在努力验证这一假设并了解机制”。

(一种从2015年开始研究是第一个提出湿气对堵塞很重要的人。woolings将此描述为“近年来关于封堵的最大新想法之一”。)

哈桑扎德说,更大的阻塞事件的风险是,它们可能导致影响更多人的极端事件:

“阻止事件可能导致其他气天,夏天严重散热。如果阻塞事件变得更大,我们可以期望覆盖更大区域的热浪,从而对公共卫生和更广泛的生态系统产生更多影响。“

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变暖的北极游戏是什么作用?

虽然模型 - 暂时 - 建议阻塞事件可能会在中灾中下降,也存在一个迅速变暖的北极可以带来更多的理论。

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,这源于海冰盖的快速损失在该地区,随着冰的减少,原本会被明亮的白色冰反射走的太阳能量被海洋吸收,导致进一步的变暖。(北极地区积雪减少也有同样的效果。)

有一些理论认为,北极的这些快速变化“可能会影响阻塞事件的频率”,Shaffrey解释说:

“这些理论表明,随着北极变暖,北半球急流的强度和位置的变化将使阻塞事件变得更加频繁。”

例如,由于高空急流的强度是由北极北部的冷空气和南部的温和空气之间的温差驱动的,一个快速变暖的北极减少了这种温差。

北极海冰融化,斯瓦尔巴德,挪威,2019年7月。信用:Aldiami / andreas亚历山大/ alamy股票照片。
北极海冰融化,斯瓦尔巴德,挪威,2019年7月。信用:Aldiami / andreas亚历山大/ alamy股票照片。

这可能会削弱急流,使其更容易形成大的曲流,从而形成街区。

还有其他机制如何影响中期纬度会影响中纬度亚慱官网2019年初详细的问答探讨。

研究表明,北极放大有助于北半球最近的中纬度极值 - 包括美国和亚洲的冬天非常寒冷2010年俄罗斯热浪

但是,“仍然存在很多辩论在科学文献中,关于这些理论是否受到观察和气候模型实验的支持“,Shaffrey说。

并且北极的任何影响是否会被其他地方的影响所压倒Woollings补充道:

“随着北极变暖加剧,我们预计它会影响急流,这可能会导致某些地区的阻塞增加。”目前的气候模型表明,热带变暖的竞争影响将更加重要,这与阻塞的总体减少相一致。”

尽管如此,伍林斯总结道:“北极变暖是未来形成阻碍行为的几个过程中的一个。”

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