氣候變化在龍捲風中扮演什麼角色?

一位氣候科學家反思全球變暖對極端天氣意味著什麼

一場威力巨大的龍捲風,寬度達三公里,於5月20日襲擊了俄克拉荷馬城郊區的摩爾鎮。據報道,這場龍捲風在摧毀房屋和學校時,風速超過每小時300公里,留下了大面積的破壞,並造成數十人死亡,其中包括許多兒童。

俄克拉荷馬州是龍捲風的中心地帶,這是有地理原因的。該州正好位於墨西哥灣的暖空氣與來自西部和北部的冷空氣相遇的地方。許多科學家想知道,地球大氣層中最近溫室氣體濃度的增加——以及它們捕獲的額外熱量——是否加劇了這種特殊的極端天氣現象,並且是否會隨著龍捲風季節持續到八月而繼續加劇其他龍捲風。

大眾科學採訪了位於科羅拉多州博爾德市的國家大氣研究中心的氣候科學家凱文·特倫伯斯,以瞭解他對全球變暖是否正在使龍捲風更強或更猛烈的看法。在2007年7月《大眾科學》的一篇文章中,特倫伯斯預測氣候變化可能導致大西洋上更強烈的颶風。


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[以下是採訪的編輯稿。]

我知道這種極端天氣是該國中部的常態,但氣候變化是否會使這種極端天氣更可能發生或更強大?

當然,龍捲風很大程度上是一種天氣現象。它們來自某些雷暴,通常是超級單體雷暴,這些雷暴處於促進旋轉的風切變環境中。這種環境在美國春季最常見,當時風暴路徑與墨西哥灣和其他水分來源的距離恰到好處。

氣候變化的主要聯絡是透過低層空氣的基本不穩定性,這種不穩定性首先產生了對流和雷暴。更溫暖和潮溼的條件是不穩定空氣的關鍵。海洋因氣候變化而變暖。

就不穩定性和隨後的降雨而言,氣候變化的影響可能只有5%到10%,但就損害而言,它轉化為高達33%的影響。(它是高度非線性的,對於10%來說,它是1.1的三次方= 1.33。)因此,存在一系列事件,而氣候變化主要影響第一個環節:空氣的基本浮力增加了。這是否會轉化為超級單體風暴,以及是否會轉化為龍捲風,很大程度上取決於偶然的天氣。

如此微小的全球變暖輸入如何轉化為如此巨大的損害影響?

自然變率水平很高,但是當自然變率與氣候變化的影響朝同一方向發展時,我們突然打破了記錄。我們跨越了門檻並記錄了新的極端情況。在這些條件下,一個小小的影響可以轉化為巨大的影響。這是壓垮駱駝的最後一根稻草。

變暖如何影響空氣的浮力?我以為它與水蒸氣含量更有關係?

它是溫度和溼度的結合。大氣垂直溫度結構是一個關鍵因素:增加更多的熱量和溼度會增加最低層的浮力。當空氣開始凝結,在此過程中釋放潛熱時,水分部分主要起作用。這種熱量來自最初用於蒸發水分的熱量,增加了浮力。

鑑於這種潛力,為什麼美國最近經歷了龍捲風乾旱?

氣候變化不會(很大程度上)改變天氣或天氣模式。去年,存在反氣旋條件和高空下沉空氣,急流向北推移。在這些情況下幾乎沒有風暴。年際變率很大,厄爾尼諾現象起著重要作用。今年厄爾尼諾或拉尼娜現象沒有發揮作用,使得天氣更加正常和多變。模式不像過去兩年那樣被鎖定在位(以非常不同的方式)。

問題是氣候變化,還是問題是在極端天氣路徑上的發展,無論是在龍捲風走廊還是暴露於颶風的海岸?

毫無疑問,最大的問題是人們將自己置於危險之中,特別是在沿海地區和洪泛區建設。

鑑於大氣中溫室氣體水平不斷增加,預計會捕獲更多熱量,我們對未來有何期望?

熱量必須去某個地方。我們預計尤其在水迴圈中會出現更多極端情況。更嚴重的乾旱,更大的熱浪和更大的野火風險,以及更強的風暴和降雨量更大的降雨。

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