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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。 信用:科学历史图亚慱彩票APP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

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?

过去几个月已经看到了一些显着的天气,来自英国的最阳光的春天记录到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。

什么是'阻塞'?

北半球的中纬度地区,低压气象前线,带来多云,刮风和潜在的潮湿天气,一般从西到东方移动。这些是携带的急流- 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,物理气候科学副教授亚慱彩票APP牛津大学,牛津联席主席达到办公室学术伙伴关系和a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。“

这种持久的天气可能会导致极端条件。英国刚刚经历过它的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,首席执行官皇家气象学会,将这种潮湿的变化描述为“前所未有的“。

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

“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10C以上标准- 重新安排野火仍在去年慢慢酝酿。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,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的极端寒冷的冬天。一种阻挡模式 - 在不同的位置 - 带来了美国2012年在2012年录制令人震惊的温暖,并在2013年录制录制寒冷

封锁也已被证明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Len Shaffrey教授,气候科学教授亚慱彩票APP读书大学

“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a2018年评论纸由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。

估计估计在方法,地区和季节之间变化了很大,但“阻止地区的典型数字 - 例如,欧亚大陆,大西洋和阿拉斯加州,例如每赛季的一两个事件,每次活动都持续了一周平均“。

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。显示了三种表征阻塞事件的方法:异常方法,ANO(左)绝对方法,ABS(中间)和混合方法,混合(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。信用:Woollings等。(2018年)。重新发布下属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,添加Woollings:

“[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,阻止事件是历史新高,天气干燥那样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。
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,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。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“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。

Ω块的例证在英国的。信用: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太。)

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,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。“

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56,000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,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,将大雨带到巴基斯坦的北部。

巴基斯坦的全国降雨量是7月份70%以上平均平均水平和8月高于8月份。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,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年评论纸通过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,尚不清楚这是否符合自然变异,他说:

“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。“

一种2018纸说阻断的增加可能“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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气候变化如何影响将来阻塞?

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,模特“预测一般减少阻塞发生在未来“,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。“

今年早些时候,例如,Woollings在a中讨论亚慱官网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,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”。

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情景

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)阻塞频率的预测变化。橙色阴影表明季节阻塞天的百分比增加,蓝色显示减少。显示了三种表征阻塞事件的方法:异常方法,ANO(左)绝对方法,ABS(中间)和混合方法,混合(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)。信用:Woollings等。(2018年)。重新发布下属Creative Commons归因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是。

词汇表
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

模型投影也表示阻止南半球拒绝。一种2019年研究例如,估计在澳大利亚和新西兰的冬季被阻止的日子的数量在21世纪结束下率下降了大约在rcp8.5下的三分之一。

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尺寸阻止事件。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。

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%)。

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Pedram Hassanzadeh博士赖斯大学在美国。他讲碳简短:亚慱官网

“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表明水分对封闭更重要的是更重要的是。Woollings将此描述为“近年来封锁最大的新想法之一”。)

Hassanzadeh说:

“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,来自阳光的能量被明亮的白色冰被反射,而是由海洋吸收,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。

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。

这可以削弱喷射流,使得更容易发展允许块的较大蜿蜒形成。

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 - 包括美国和亚洲非常寒冷的冬天俄罗斯2010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可能因其他地方的影响而超过,添加Woollings:

“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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