以下文章经 The Conversation许可转载，The Conversation是一家报道最新研究的在线出版物。
2021年12月10日至11日夜间，致命的龙卷风爆发席卷了从阿肯色州到伊利诺伊州的社区，其持续时间和强度都非常不寻常，特别是对于12月而言，以至于包括美国总统在内的许多人都在询问气候变化可能在其中扮演了什么角色，以及龙卷风是否会在全球变暖的世界中变得更加常见。
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这两个问题都更容易提出而不是回答，但研究正在提供新的线索。
我是一名大气科学家，研究龙卷风等强对流风暴以及气候变化的影响。以下是科学研究迄今为止显示的结果。
气候模型尚无法看到龙卷风——但它们可以识别龙卷风形成的条件
为了了解全球气温升高将如何影响未来的气候，科学家们使用复杂的计算机模型来描述整个地球系统，从太阳辐射能量的流入到土壤的响应以及介于两者之间的一切，逐年逐季。这些模型在全球范围内求解数百万个方程。每次计算都会累积起来，需要的计算能力远远超过台式计算机的处理能力。
为了预测地球气候在本世纪末将如何变化，我们目前必须使用广阔的尺度。把它想象成相机上的变焦功能，观察远处的山脉。你可以看到森林，但单个树木更难辨认，而其中一棵树上的松果太小了，即使你放大图像也看不到。对于气候模型来说，物体越小，就越难看到。
龙卷风和产生龙卷风的强风暴远远低于气候模型可以预测的典型尺度。
我们可以做的是关注大规模的要素，这些要素使条件成熟，有利于龙卷风的形成。
强风暴的两个关键要素是：（1）由温暖潮湿的空气驱动的能量，促进强烈的上升气流；（2）风速和风向的变化，称为风切变，这使得风暴变得更强和更持久。第三个要素更难识别，是引发风暴形成的触发因素，例如非常炎热的一天，或者可能是冷锋。没有这个要素，并非每个有利的环境都会导致强风暴或龙卷风，但前两个条件仍然使强风暴更有可能发生。
通过使用这些要素来描述强风暴和龙卷风形成的可能性，气候模型可以告诉我们一些关于风险变化的信息。
风暴条件可能如何变化
美国的气候模型预测表明，总体而言，有利要素的可能性 对于强风暴 将会增加 到21世纪末。主要原因是气温升高以及大气中水分增加，增加了强烈上升气流的可能性。
全球气温上升正在推动我们传统上认为很少产生恶劣天气的季节发生重大变化。秋季、冬季和早春，温暖潮湿空气的强烈增加意味着将会有更多天出现有利的强雷暴环境——而当这些风暴发生时，它们有可能具有更大的强度。
关于频率和强度的研究表明
在较小的区域，我们可以模拟未来气候中的雷暴，这使我们更接近于回答强风暴是否会形成的问题。多项研究已经模拟了变化，以了解环境的强烈风暴频率变化。
我们已经看到过去几十年中，在较冷的季节，更有利于强风暴的条件正在转移的证据，而夏季风暴形成的可能性正在降低。
对于龙卷风来说，情况变得更加棘手。即使对第二天的预测非常准确，也不能保证龙卷风会形成。在有利环境中产生的风暴中，只有一小部分会产生龙卷风。
几项模拟探讨了如果龙卷风爆发或产生龙卷风的风暴发生在不同程度的全球变暖下会发生什么。预测表明，随着全球气温升高，更强、产生龙卷风的风暴可能会更频繁地发生，尽管增强的幅度可能小于我们根据可用能量增加所预期的那样。
升温1度的影响
我们对气候变暖如何影响强风暴和龙卷风的大部分了解都是区域性的，主要在美国。全球并非所有地区都会以相同的速度看到强风暴环境的变化。
在最近的一项研究中，我和同事发现，强风暴环境的增加速度在北半球将更快，并且在高纬度地区增加得更多。在美国，我们的研究表明，气温每升高 1 摄氏度（1.8 华氏度），春季、秋季和冬季有利环境可能会增加 14-25%，冬季的增幅最大。这主要是由于气温升高导致可用能量增加所驱动的。请记住，这是关于有利环境，而不是必然是龙卷风。
这对 12 月的龙卷风说明了什么？
要回答气候变化是否影响了2021 年 12 月龙卷风爆发的可能性或强度，仍然难以将像这样的一次事件归因于气候变化。像厄尔尼诺-南方涛动这样的短期影响也可能会使情况变得复杂。
当然，有一些信号指向更暴风雨的未来，但这如何体现在龙卷风中仍然是一个开放的研究领域。
本文最初发表于 The Conversation。阅读 原文。