约翰·朗从小在密苏里州长大,与龙卷风为伴。
他经历过所有来自龙卷风多发地区的学童都熟悉的龙卷风演习:排队进入学校走廊,用教科书或双手抱头蹲靠在墙边。龙卷风是生活的一部分。
但是朗说,在他成长的过程中,他和他的同学们都知道,在还在上课的时候他们不太可能看到龙卷风。六月,学校已经放暑假后,龙卷风才会来到密苏里州西部的地区。
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朗已经近三十年没有住在这个地区了,他没有过多考虑龙卷风、学校演习或寻找掩护。直到2012年2月28日至29日的闰日龙卷风爆发期间,一场EF2级龙卷风袭击了密苏里州布兰森市,这比朗童年记忆中的时间要早得多。
“我只记得读到这个消息时,心想,‘哇,这真的太早了’,”他告诉气候中心。
朗与密苏里州的年长亲戚交谈,以征求他们的回忆。除了大量的“我像你这么大的时候”和“上坡路”之类的评论外,他们说他们觉得今天的龙卷风比他们年轻时发生得更早。
这促使朗开始了一个副项目,他在蒙大拿州立大学的工作通常是遥感,目的是查看龙卷风数据,了解龙卷风走廊地区龙卷风季节高峰期的时间,龙卷风走廊被定义为堪萨斯州、俄克拉荷马州、内布拉斯加州的大部分地区和德克萨斯州北部。(不幸的是,对于朗的亲戚来说,密苏里州不得不被排除在外,因为该州的不同地区属于不同的龙卷风区域,例如,其北部属于所谓的胡希尔走廊,南部属于迪克西走廊。)
“我只是开始四处打探,”他说,“很快,故事就显现出来了。”
他和合著者保罗·斯托伊发现,在过去的六十年里,龙卷风季节的高峰期提前了七天。当排除最弱的龙卷风以及针对特定州时,这种转变甚至更大——高达两周。
当然,关键问题——是什么导致了这种转变,包括全球变暖的影响的可能性——仍然没有答案,但值得进一步研究。
季节性转变
当然,由于龙卷风报告方式随时间的变化,寻找龙卷风数据的趋势充满了潜在的陷阱。现在,龙卷风,尤其是较弱的龙卷风,更有可能被报告,这是因为受影响地区人口更多,并且能够在雷达上发现龙卷风特征。现在用于评定龙卷风的更严格的方法只有几十年历史,这使得现在与20世纪中期及更早时期的龙卷风进行比较变得困难。
但是,朗和斯托伊推断,这些因素不应影响龙卷风发生时间的报告,因为没有理由认为人们更有可能在四月而不是五月看到龙卷风。
根据未参与该研究的龙卷风专家的说法,基于这个相当合理的假设,朗和斯托伊着手使用国家气象局风暴预测中心收集的龙卷风观测数据,以寻找活动高峰期的变化。
对于那些在从中西部向下延伸到德克萨斯州和贯穿东南部的广阔土地上长大的人来说,龙卷风季节的节奏是熟悉的。“龙卷风可能在一年中的任何一天发生,”斯托伊说,季节往往从四月开始升温,首先在东南部,然后随着春季和夏季的推进向西和向北移动。
美国某一天某地发生龙卷风的概率。
全国平均高峰期是6月12日,但特定地区的高峰期可能在5月初到7月初之间的任何时间,那时来自墨西哥湾的温暖潮湿空气可以向北移动,并与其他气团发生冲突,从而形成不稳定的 атмосферные 环境。
朗专注于龙卷风走廊地区,使用了一种不常用的统计工具,但他认为这种工具非常适合查看随季节变化的趋势,称为循环统计。
每天龙卷风数量等数据通常会被描绘成一条线,从第0天(1月1日)的数量到第365天(12月31日)的数量,并且假设开始日期和结束日期的龙卷风发生之间没有关系。但是,当然,1月1日和12月31日的龙卷风环境非常相关,循环统计允许研究人员捕捉到这些关系如何像在一个圆圈中那样环绕自身。
他们发现,“当我们查看整个区域并包括所有龙卷风时,这是一个为期一周的转变,”朗说。结果详细发表在九月初的《地球物理研究快报》杂志上。
当在未在论文中发表的初步分析中移除EF0级龙卷风(增强藤田级数中最弱的等级)时,这种转变扩大到近14天。从数据中删除内布拉斯加州也导致剩余州的转变接近两周。
关于这种转变,斯托伊说,“我认为这实际上非常深刻……这是在人们的一生中发生的。”
原因不明
SPC的预警协调气象学家格雷格·卡宾说,这些发现“非常有趣”,尤其是来自非气候学家,并且在龙卷风研究界引发了讨论。(卡宾使用独立于研究中使用的龙卷风报告的数据进行了基本分析,并发现了一个“表明他们的发现是有效的信号”,他告诉气候中心。)
龙卷风走廊地区(此处定义为堪萨斯州、俄克拉荷马州、内布拉斯加州的大部分地区和德克萨斯州北部)龙卷风季节高峰期的时间变化。时钟功能顶部的“J”代表一月。
来源:朗和斯托伊,2014年
仍然需要确定的是究竟是什么导致了龙卷风活动高峰期的转变。该研究考察了一些可能性,但除了厄尔尼诺现象与俄克拉荷马州龙卷风活动之间存在明显的联系之外,没有发现与主要气候周期(如太平洋年代际涛动或大西洋涛动)有任何联系。
斯托伊和朗希望,更精通龙卷风和气候学知识的科学家能够利用他们的研究结果,并深入研究可能导致这种转变的原因,包括全球变暖可能在其中发挥作用。
卡宾和他的同事哈罗德·布鲁克斯是国家强风暴实验室的高级科学家,也是该论文的审稿人,他们都在寻找龙卷风数据中的趋势以及其背后可能的解释,包括变暖。
关于朗和斯托伊发现的趋势,他们都表示变暖是一种可能性,因为它可能会提前来自墨西哥湾的温暖潮湿空气的回流时间,而这正是龙卷风形成的关键,卡宾说。
“我能理解为什么在气候变暖的情况下会发生这种情况,”卡宾说。但“我不想完全肯定这完全与变暖有关。”正如布鲁克斯指出的那样,龙卷风和全球变暖的重叠记录很短,这使得寻找关系更加困难。
卡宾说,无论活动高峰期何时发生,毁灭性的龙卷风都可能在高峰期之前或之后很久发生。因此,就个别爆发而言,“我认为从这样的研究中得出太多结论是危险的,”他说。
与所有龙卷风趋势研究一样,最大的问题是能够提前预测特定年份的活动,卡宾说,“因为最终我们想要做的是尝试能够预测其中的一些事情。”
本文经气候中心许可转载。该文章于2014年9月24日首次发表。