龍捲風季高峰期現在發生在春季早期

過去六十年裡,美國龍捲風走廊地區的季節高峰期提前了七天

約翰·朗從小在密蘇里州長大,與龍捲風為伴。

他經歷過所有來自龍捲風多發地區的學童都熟悉的龍捲風演習:排隊進入學校走廊,用教科書或雙手抱頭蹲靠在牆邊。龍捲風是生活的一部分。

但是朗說,在他成長的過程中,他和他的同學們都知道,在還在上課的時候他們不太可能看到龍捲風。六月,學校已經放暑假後,龍捲風才會來到密蘇里州西部的地區。


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朗已經近三十年沒有住在這個地區了,他沒有過多考慮龍捲風、學校演習或尋找掩護。直到2012年2月28日至29日的閏日龍捲風爆發期間,一場EF2級龍捲風襲擊了密蘇里州布蘭森市,這比朗童年記憶中的時間要早得多。

“我只記得讀到這個訊息時,心想,‘哇,這真的太早了’,”他告訴氣候中心。

朗與密蘇里州的年長親戚交談,以徵求他們的回憶。除了大量的“我像你這麼大的時候”和“上坡路”之類的評論外,他們說他們覺得今天的龍捲風比他們年輕時發生得更早。

這促使朗開始了一個副專案,他在蒙大拿州立大學的工作通常是遙感,目的是檢視龍捲風資料,瞭解龍捲風走廊地區龍捲風季節高峰期的時間,龍捲風走廊被定義為堪薩斯州、俄克拉荷馬州、內布拉斯加州的大部分地區和德克薩斯州北部。(不幸的是,對於朗的親戚來說,密蘇里州不得不被排除在外,因為該州的不同地區屬於不同的龍捲風區域,例如,其北部屬於所謂的胡希爾走廊,南部屬於迪克西走廊。)

“我只是開始四處打探,”他說,“很快,故事就顯現出來了。”

他和合著者保羅·斯托伊發現,在過去的六十年裡,龍捲風季節的高峰期提前了七天。當排除最弱的龍捲風以及針對特定州時,這種轉變甚至更大——高達兩週。

當然,關鍵問題——是什麼導致了這種轉變,包括全球變暖的影響的可能性——仍然沒有答案,但值得進一步研究。

季節性轉變
當然,由於龍捲風報告方式隨時間的變化,尋找龍捲風資料的趨勢充滿了潛在的陷阱。現在,龍捲風,尤其是較弱的龍捲風,更有可能被報告,這是因為受影響地區人口更多,並且能夠在雷達上發現龍捲風特徵。現在用於評定龍捲風的更嚴格的方法只有幾十年歷史,這使得現在與20世紀中期及更早時期的龍捲風進行比較變得困難。

但是,朗和斯托伊推斷,這些因素不應影響龍捲風發生時間的報告,因為沒有理由認為人們更有可能在四月而不是五月看到龍捲風。

根據未參與該研究的龍捲風專家的說法,基於這個相當合理的假設,朗和斯托伊著手使用國家氣象局風暴預測中心收集的龍捲風觀測資料,以尋找活動高峰期的變化。

對於那些在從中西部向下延伸到德克薩斯州和貫穿東南部的廣闊土地上長大的人來說,龍捲風季節的節奏是熟悉的。“龍捲風可能在一年中的任何一天發生,”斯托伊說,季節往往從四月開始升溫,首先在東南部,然後隨著春季和夏季的推進向西和向北移動。


美國某一天某地發生龍捲風的機率。

全國平均高峰期是6月12日,但特定地區的高峰期可能在5月初到7月初之間的任何時間,那時來自墨西哥灣的溫暖潮溼空氣可以向北移動,並與其他氣團發生衝突,從而形成不穩定的 атмосферные 環境。

朗專注於龍捲風走廊地區,使用了一種不常用的統計工具,但他認為這種工具非常適合檢視隨季節變化的趨勢,稱為迴圈統計。

每天龍捲風數量等資料通常會被描繪成一條線,從第0天(1月1日)的數量到第365天(12月31日)的數量,並且假設開始日期和結束日期的龍捲風發生之間沒有關係。但是,當然,1月1日和12月31日的龍捲風環境非常相關,迴圈統計允許研究人員捕捉到這些關係如何像在一個圓圈中那樣環繞自身。

他們發現,“當我們檢視整個區域幷包括所有龍捲風時,這是一個為期一週的轉變,”朗說。結果詳細發表在九月初的《地球物理研究快報》雜誌上。

當在未在論文中發表的初步分析中移除EF0級龍捲風(增強藤田級數中最弱的等級)時,這種轉變擴大到近14天。從資料中刪除內布拉斯加州也導致剩餘州的轉變接近兩週。

關於這種轉變,斯托伊說,“我認為這實際上非常深刻……這是在人們的一生中發生的。”

原因不明
SPC的預警協調氣象學家格雷格·卡賓說,這些發現“非常有趣”,尤其是來自非氣候學家,並且在龍捲風研究界引發了討論。(卡賓使用獨立於研究中使用的龍捲風報告的資料進行了基本分析,並發現了一個“表明他們的發現是有效的訊號”,他告訴氣候中心。)


龍捲風走廊地區(此處定義為堪薩斯州、俄克拉荷馬州、內布拉斯加州的大部分地區和德克薩斯州北部)龍捲風季節高峰期的時間變化。時鐘功能頂部的“J”代表一月。
來源:朗和斯托伊,2014年

仍然需要確定的是究竟是什麼導致了龍捲風活動高峰期的轉變。該研究考察了一些可能性,但除了厄爾尼諾現象與俄克拉荷馬州龍捲風活動之間存在明顯的聯絡之外,沒有發現與主要氣候週期(如太平洋年代際濤動或大西洋濤動)有任何聯絡。

斯托伊和朗希望,更精通龍捲風和氣候學知識的科學家能夠利用他們的研究結果,並深入研究可能導致這種轉變的原因,包括全球變暖可能在其中發揮作用。

卡賓和他的同事哈羅德·布魯克斯是國家強風暴實驗室的高階科學家,也是該論文的審稿人,他們都在尋找龍捲風資料中的趨勢以及其背後可能的解釋,包括變暖。

關於朗和斯托伊發現的趨勢,他們都表示變暖是一種可能性,因為它可能會提前來自墨西哥灣的溫暖潮溼空氣的迴流時間,而這正是龍捲風形成的關鍵,卡賓說。

“我能理解為什麼在氣候變暖的情況下會發生這種情況,”卡賓說。但“我不想完全肯定這完全與變暖有關。”正如布魯克斯指出的那樣,龍捲風和全球變暖的重疊記錄很短,這使得尋找關係更加困難。

卡賓說,無論活動高峰期何時發生,毀滅性的龍捲風都可能在高峰期之前或之後很久發生。因此,就個別爆發而言,“我認為從這樣的研究中得出太多結論是危險的,”他說。

與所有龍捲風趨勢研究一樣,最大的問題是能夠提前預測特定年份的活動,卡賓說,“因為最終我們想要做的是嘗試能夠預測其中的一些事情。”

本文經氣候中心許可轉載。該文章於2014年9月24日首次發表。

Andrea Thompson is an associate editor covering the environment, energy and earth sciences. She has been covering these issues for 16 years. Prior to joining 大眾科學, she was a senior writer covering climate science at Climate Central and a reporter and editor at Live Science, where she primarily covered earth science and the environment. She has moderated panels, including as part of the United Nations Sustainable Development Media Zone, and appeared in radio and television interviews on major networks. She holds a graduate degree in science, health and environmental reporting from New York University, as well as a B.S. and an M.S. in atmospheric chemistry from the Georgia Institute of Technology. Follow Thompson on Bluesky @andreatweather.bsky.social

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