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新研究称极端天气与大气急流变化有关

新研究称极端天气与大气急流变化有关

2018年夏季,北半球经历了一系列极为不寻常的天气事件——北美和西欧出现了创纪录的热浪和干旱,而东欧和南欧则遭遇了异常的暴雨和洪水,日本也遭遇了少有的强烈暴雨与洪水,中国东北、日本和韩国则笼罩在持续的高温天气中。

仅仅3年,最热月份的记录就又被打破了。

新华社伦敦4月30日电英国牛津大学4月30日发布研究报告说,2018年夏季北半球多地出现的热浪、干旱、暴雨等极端天气事件与环绕地球的大气急流中出现持久的巨波相关,而这种刚被发现的变化未来还会更频繁地出现。

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经多个国际组织数据核实,刚刚过去的七月,成为了有记录以来气温最高的月份。

牛津大学以及德国波茨坦气候影响研究所学者领衔的团队在《环境研究通讯》杂志上发表报告说,2018年6月和7月在北半球多地几乎同时出现极端天气事件,这些事件的地点和时间并非偶然,而是与急流中反复出现停滞的巨波直接相关。

2018年夏季我国东北遭遇罕见高温湿热天气

欧盟哥白尼气候变化服务项目、欧洲中期天气预报中心等组织核算发现,2019年6月是有记录以来最热的六月,而2019年7月则以很小的差距,成为史上最热的月份。C3S负责人德波(Jean-Noel Thepaut)还警告:“未来气温纪录还会被继续打破。”

急流是大气环流中一个重要特征,主要指风速达到一定水平以上的狭窄强风带,它对地球的天气系统具有一定影响。这种强风带会产生所谓的“罗斯比波”,这种巨波有时候停滞数周之久。急流出现这种状态时,气候状况变得更持久,受影响地区天气状况更加极端:持续晴朗的天气就会发展成热浪,持续雨天会发展成灾害性暴雨。

这些异常极端的高温暴雨有一些共同之处——一个由气候研究人员组成的国际研究小组的一项新研究中发现:这些事件是通过一种新确定的环绕地球的急流模式联系起来的。大气层中的喷射急流在大气中形成一个移动速度缓慢的巨幅震荡模式,使得天气条件更加持久,因此受其影响的地区出现极端天气。

在此之前,2016年7月曾是史上最热的7月,那是因为当年发生了最为强劲的厄尔尼诺现象,但今年的情况并非如此。究竟是何因素在推动或加速着地球的气候变化?

研究人员说,欧洲地区在2015年、2006年以及2003年出现的三次热浪期间,急流也都出现了类似的变化。

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结合近期格陵兰岛冰盖加速融合之异动,科学家们将目光投向了北大西洋急流(the North Atlantic Jet Stream)。“这是最重要的天气现象。”牛津大学物理气候科学讲师武陵斯(Tim Woollings)认为,“如果你必须只选择一条信息对北半球天气做判断,那就是要看急流及其发展方向。”

报告作者之一、牛津大学学者斯科特·奥斯普里说,急流变化是在全球变暖的大背景下发生,这让北美、欧洲等地出现极端热浪成为可能。

在2015年、2006年和2003年的欧洲热浪,科学家们认为北半球上空也出现了类似的模式,从而导致了欧洲出现了非常厉害且极端的强势热浪。不过,科学家也观察到,在近年来,地球大气层这种异常的急流模式出现的频次似乎明显增加。比如在1999年之前的两个十年中,科学家们没有在夏天看到持续两周或更长时间的这种停滞震荡模式,但从那以后,研究者们已经看到了七个这样的夏天。

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研究人员还表示,在1999年之前的20年中,北半球夏季急流中从未出现过持续两周以上的巨波,而1999年以后连续出现了7次,预计急流的这种状态在未来会更频繁出现。因此在分析极端天气事件的过程中有必要考虑到急流变化的影响因素,而发现这种变化有望改进未来对极端天气事件的预警机制。

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7月格陵兰融冰刷新纪录

急流在大气层内大约10公里的高度,它引导着全球范围内从西向东的大型天气系统。环绕地球的风系统可以产生大的震荡和波动,有些时候这些波动可以持续维持数周。在这种情况下,温暖的晴天可能会变成热浪和干旱,而下雨天则会变成持续暴雨乃至洪水。来自牛津大学和波茨坦气候影响研究所的这项研究的主要作者Kai Kornhuber指出,研究显示,2018年夏季北半球众多极端天气事件的具体位置和时间并不是随机的,而是与在整个北半球延伸的急流模式的出现直接相关。

回顾刚刚过去的7月,根据世界气象组织的数据,7月25日在西欧各国普遍出现了有记录以来最炎热的一天,其中巴黎气温高达42.6摄氏度。

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据悉,这一波热浪是由来自北非和西班牙的热空气造成。同时,大气流动将热量传送到格陵兰岛,造成该地区的高温,并最终加剧了冰川融化。

由于人为引起的全球变暖和全球气候变化,研究者们也给出了一个危险的警告——预计目前观测到的这种停滞震荡模式将在未来更频繁地再次发生。这背后有一个物理原因:因为陆地比海洋更容易升温,这导致陆地和海洋区域之间产生了更明显的温度对比。这种海陆温差的加大可能会更有利于停滞震荡模式的形成。

丹麦气象研究所的数据则显示,过去几周,格陵兰岛的冰川持续高度融化和流失,季节流失总量仅比2012年创纪录的水平略低。

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美国国家冰雪数据中心显示,这也将影响北极海冰。7月上半旬冰川融化的比例已经与2012年的损失持平。

同时,来自波茨坦气候影响研究所地球系统分析研究部门的负责人Stefan Rahmstorf指出,另一个影响因素可能是全球变暖的未来,北大西洋可能比正常的北大西洋更冷,研究者指出,这可能是大西洋经向翻转洋流正在减弱减速产生的结果,然而,这需要进一步调查。

联合国秘书长古特雷斯在8月初的记者会上证实,7月影响欧洲的热浪将使北极和格陵兰的气温升高10~15摄氏度,而北极海冰已经接近历史最低水平。“夏天总是很炎热,但现在的夏天已不是我们年轻时的夏天,也不是你们祖父那个年代的夏天。”古特雷斯说道,“现在是北半球夏季的中期,而我们目睹了全球变暖的创记录高温。”

总的来说,该研究强调的点非常清晰——随着全球变暖的进行,极端天气可能会越来越厉害并且出现得越来越频繁。牛津大学英国国家大气科学中心的Scott Osprey指出,由于全球变暖导致的温度普遍升高,停滞的震荡模式加重了极端热浪发生的可能性,尤其是在北美、欧洲和东北亚等地区。受影响的地区可能面临作物生产受到严重影响,从而给这些地区的国家乃至全球粮食安全带来严重风险。

每年夏季,格陵兰岛都会有常态性融冰。但2019年入夏后,格陵兰岛冰盖融合加速。丹麦气象研究所专家莫特兰指出,仅7月一个月,格陵兰冰川融化量达1970亿吨,往年同期数据仅为600亿~700亿吨。

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就在8月1日当天,约120亿吨冰川融化流入海洋,再次刷新格陵兰岛冰川单日融化最高纪录。2日,格陵兰冰川附近一个小型气象站的传感器则捕获了一些非常不寻常的现象:冰川冰盖顶端温度从零上升到3.6摄氏度,这是三十年以来的最高值,随着温度上升冰盖大约60%的表面开始融化。

在过去800年中,科学家们得知,冰盖最顶端融化的情况只发生了三次,但这似乎越来越频繁,最近10年来,格陵兰岛的冰盖已经发生了两次融化现象。

“我们上一次看到冰盖顶端融化是在2012年,那时候已经认为是极端天气中的极端情况,且不会再如此迅速地发生了。”苏黎世联邦理工学院教授斯蒂芬(Konrad Steffen)表示,冰盖上有18个监测站的网络,“但现在我们面临着这样更多的极端情况。”

斯蒂芬的数据显示,7月30日至8月2日,热浪令格陵兰岛上的冰盖产生数个创纪录高温。“如果冰盖顶部开始融化,更长远来看,我们将失去格陵兰冰盖。”他补充道。

如前所述,此股热浪的直接触发因素是北大西洋急流,一股从西向东吹来的快速风,形成了热量并扣住格陵兰岛,同样的模式也在欧洲引起了创纪录的热浪。

什么是急流?

伴随全球变暖,科学家们讨论的最热烈且争论也最激烈的,就是有关急流(jet stream)的行为。

简单而言,大气急流是环绕地球流动的持续气流,其中北大西洋急流产生于在大气层中,离地球表面超过7公里,凉爽的北极和温暖的赤道之间的温差产生了压力差和强大的强风带,地球的自传使得这股强大的急流(平均大170kph)从西向东流动。

在对比过去300年数据后,科学家们发现,自20世纪60年代以来,北大西洋急流的路径波动加剧,同时这与欧洲的热浪、野火等极端天气事件构成相关。

美国亚利桑那大学的研究团队曾在英国《自然·通讯》杂志上发表报告称,北大西洋急流位置偏移往往伴随着欧洲的极端天气,如果急流位置极端偏北,不列颠群岛和欧洲西部夏季就会出现热浪,欧洲东南部发生暴雨和洪水;与此相反,急流位置极端偏南时,欧洲西部会经受暴雨和洪灾,东南部则出现热浪、干旱和山火。

同时,自20世纪下半叶以来,仲夏时节北大西洋急流的位置格外不稳定,极端偏离正常区域的年份前所未有地增多,与此同时,欧洲的极端天气也出现得更加频繁。研究人员说,急流位置偏移是极端天气的推手,再加上全球变暖的影响,形成双重打击。

研究人员还认为,大气急流对美国的天气有类似影响,当前美国东北部的严寒、西南部的异常高温和干燥与北太平洋急流冬季时节的位置有关。

而全球变暖有可能在导致急流减缓的同时,让其波动性更大,并导致更多的夏季热浪。

“气候变化正在促成这些非常持久的大浪急流。”在研究急流方面具有领先地位的美国树洞研究中心资深科学家弗朗西斯(Jennifer Francis)指出,由于气候变化,急流的自然波动变得越来越大、越来越明显,随着地球升温,变暖分布不均匀。目前,北极的变暖速度远远快于世界其他地区,海冰的减少意味着海洋正在吸收更多的太阳热量。而两极和热带之间的温差变窄可能会削弱急流,并使其摆动变得更加剧烈。

而这又反过来会加速极端天气的发生。在今夏滚滚热浪的现实例证之下,联合国计划在9月23日召开气候行动峰会。

目前主流科学界认为,如果要避免气候变化的最严重影响,必须将全球温度上升幅度限制在1.5摄氏度。为此,到2030年,需要将温室气体排放量减少45%;到2050年需要实现碳中和。

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