就在義大利降下 6.2 英寸(16 釐米)冰雹並創下新的歐洲紀錄五天後,又一個直徑 7.6 英寸(19.46 釐米)的冰球從該國暴風雨的天空降落,再次打破紀錄,其大小是壘球的兩倍多。
據美國國家氣象局稱,第二顆冰雹也接近世界紀錄,該紀錄於 2010 年在南達科他州創下,冰雹直徑為 8 英寸(20.3 釐米),幾乎與保齡球一樣大。人們很容易認為,在變暖的世界中,天空中的冰會減少,但事實並非如此簡單。專家表示,即使全球表面變暖,一些地區可能會看到冰雹天氣增加,以及更多潛在的破壞性冰雹。
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科羅拉多大學博爾德分校的大氣科學家卡特婭·弗里德里希說:“十年前,人們認為在氣候變化的情況下,冰雹天氣會減少。“但實際上,即使氣溫在上升,我們也看不到這種情況。”
這是因為還有其他氣候變化影響可能會使冰雹更頻繁地發生。弗里德里希說,產生冰雹的雷暴有三個要素:強烈的上升氣流(溫暖、上升的空氣,為風暴提供能量);不穩定的大氣(當溫暖、潮溼的空氣層上方存在寒冷、乾燥的空氣層時就會發生);以及充足的大氣水分。
溫暖的空氣容納更多的水分,地球表面附近的變暖會導致大氣不穩定,這可能會促進更多的風暴。伊利諾伊州北部大學研究強對流風暴和氣候變化的維克多·根西尼說,氣候變化也會助長強烈的上升氣流。“如果你把風暴中的上升氣流想象成一個熱氣球,如果你產生更多的熱空氣,它就會上升得更快,”根西尼說。
上升氣流對於冰雹的形成至關重要,冰雹最初是研究人員稱為胚胎的微小冰粒。上升氣流將這些粒子抬升到風暴中地面以上數英里的區域,那裡存在溫度低於冰點的液態水。這種過冷水冷卻得非常快,以至於沒有時間結晶成冰,但它已經冷卻並準備好粘附在任何經過的冰雹胚胎上。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的大氣科學家索尼婭·拉舍爾-特拉普說,胚胎會生長成稱為霰的軟冰顆粒。如果上升氣流足夠強且持續時間足夠長,霰可以繼續生長並變得更密集。然而,最終,上升氣流無法再支撐冰的重量,它就會以冰雹的形式落到地面。拉舍爾-特拉普說,這個過程的動力學可能非常複雜,這就是為什麼預報員通常可以警告人們可能會發生冰雹天氣,但通常無法準確預測冰雹可能落在哪裡或大小。“這幾乎就像研究食物鏈的末端,”拉舍爾-特拉普說。“有很多因素會影響冰雹,因此這使得預測成為一個巨大的挑戰。”
許多風暴產生的冰雹從未到達地面;它們太小,以至於在穿過地球表面附近較溫暖的空氣時融化了。但是足夠大的冰雹可能會以致命的速度撞擊。美國國家海洋和大氣管理局國家強風暴實驗室的高階研究科學家哈羅德·布魯克斯說,棒球大小的冰雹以每小時 100 英里(每小時 161 公里)的速度下落。
布魯克斯說,最大的冰雹落在阿根廷北部和中部的潘帕斯草原以及美國的大平原。在這兩種情況下,地理位置都是罪魁禍首。大平原擁有來自墨西哥灣的現成地表水分來源,而潘帕斯草原則從亞馬遜雨林獲得水分。來自落基山脈和安第斯山脈上空的較高、較乾燥的空氣用於風暴;當空氣穿過這些山脈時,它會上升、冷卻和乾燥。布魯克斯說,義大利的波河谷也以冰雹地區而聞名,當風從西北方向吹過阿爾卑斯山,並撞擊來自亞得里亞海的溫暖潮溼氣團時,風暴就會形成。
布魯克斯說,目前尚無法預測波河谷或任何其他地區未來是否會發生更多巨型冰雹,因為極端冰雹是如此罕見的事件。儘管如此,有一些證據表明,義大利中北部地區的冰雹數量正在增加,尺寸在 2 到 3 英寸(5 到 7.5 釐米)之間,他說,美國北部大平原地區也是如此。
但氣候變化可能會阻礙更南緯度地區(如得克薩斯州)的冰雹。這既是因為溫暖的空氣會在冰雹到達地面之前將其融化,也是因為嚴重的風暴可能更難在這些溫暖的地區開始。當表面溫度較高時,暖空氣必須上升才能到達上方較冷層的距離也會增加。布魯克斯說,這可能會在風暴開始之前阻止風暴。
換句話說,這是一個平衡行為。準確知道這種平衡何時何地可能傾斜是雙重棘手的。首先,冰雹觀測不一致。(如果一顆巨大的冰雹落在堪薩斯州草原無人居住的地方,它會創造世界紀錄嗎?)這限制了科學家可用的資料。其次,研究人員仍然不瞭解冰雹形成動力學的許多方面。“一旦你深入研究風暴中的上升氣流和下降氣流,你實際上就受到了模型數值保真度的限制,”密歇根大學氣候和能源榮譽教授理查德·魯德說,或者計算機模擬現實的準確程度。
風暴研究人員正在尋求填補這些空白。一項名為“平原冰雹收集原位合作實驗 (ICECHIP)”的大型多機構合作專案目前正在向美國國家科學基金會提交一份提案,以對大平原地區的冰雹進行實地觀測。該專案的共同負責人根西尼說,自 1970 年代初期以來,一直沒有對冰雹進行過大規模的系統性實地研究。(科羅拉多大學博爾德分校的弗里德里希也參與其中。)他說,更好地掌握冰雹形成的基礎知識不僅可以改進日常預報,還可以為未來冰雹天氣的氣候研究提供資訊。
根西尼說:“關於冰雹,令人興奮的部分在於,我們對它的理解還處於起步階段。”
