过去 40 年,自从卫星记录开始以来,全球形成的热带气旋数量一直保持相对稳定,约为每年 90 个。随着气候变化将热能注入大气和海洋,这些风暴变得更加猛烈,但频率并没有增加。
根据麻省理工学院一位气象学家开发的新模型,这种情况可能会在未来几十年发生改变。
克里·伊曼纽尔教授说,他对最新的研究结果感到惊讶。“在我们早期的研究中,我们的结果与其它小组的说法基本一致:气旋会变得更强,但你不会看到它们变得更多,”他说。“但是,当我们用新数据运行它时,我们看到全球频率上升了。”
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“说实话,这有点神秘。”
虽然模型本身无法确定这种增加的原因,但伊曼纽尔表示,他和其它气候科学家正在探索以下可能性:大规模减少气溶胶,而不是增加全球温室气体,可能是罪魁祸首。
气溶胶是悬浮在气体中的固体颗粒,它们可以采取多种形式,从云到烟雾再到气溶胶喷雾剂。工业污染是全球气溶胶浓度的重要贡献者,将硝酸盐、硫酸盐和其他颗粒物分散到大气中。
虽然其中一些气溶胶是短期的气候驱动因素,但另一些气溶胶,尤其是硫酸盐,通过将太阳辐射反射回大气来缓解全球变暖。伊曼纽尔说,东亚国家减少气溶胶排放的努力意味着未来反射屏障的减少。
他说:“一旦中国和印度开始采取行动清理环境,我认为这将对海洋产生重大影响。” “我们知道,例如,气旋受太阳辐射的影响远大于红外辐射,而硫酸盐会反射太阳辐射,却允许红外辐射通过。”
他说,有大量证据表明,美国在 20 世纪 70 年代和 80 年代为减少工业污染所做的努力导致了太平洋地区气旋活动的增加。
高清晰度的风暴起源
当来自海洋表面的热量和水分与风暴系统相互作用时,就会形成气旋,在温暖的低压核心周围形成一个漏斗。来自海洋表面的热能充当气旋的燃料,这也是这些系统倾向于起源于较温暖的赤道地区的部分原因。
伊曼纽尔说,气旋通常开始时是小规模的扰动事件,这使得它们在诸如政府间气候变化专门委员会(IPCC)使用的传统气候模型中极难绘制。这些模型在三维格网中模拟气候系统,格网中的每个点都代表空间中的一个点。因为被绘制的系统本身非常庞大,所以每个数据点之间的距离为 100 英里——间隔太宽,无法捕捉到大多数气旋的早期形成。
为了在更精细的尺度上跟踪气旋的形成,伊曼纽尔创建了自己的程序,该程序可以嵌入到 IPCC 中使用的模型中。该程序会观察气旋形成的迹象,然后在气旋强度增加时“放大”到越来越精细的尺度。
为了将原始数据输入到他的模型中,伊曼纽尔求助于耦合模式比较项目(CMIP)编制的数据集,这是许多气候建模项目的综合,支持 IPCC 的各种评估报告。
多年来,伊曼纽尔一直在使用他的“降尺度”技术来处理 CMIP 数据,而没有偏离关于未来气旋频率的普遍共识。然而,在过去的几年里,科学界对气溶胶作用的理解已经发生了显著的变化,这可能解释了早期发现与麻省理工学院研究的最新结论之间的差异。
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