為什麼氣候變暖會帶來更大的暴風雪

以下文章經許可轉載自 The Conversation，這是一個報道最新研究的線上出版物。

在東北部，自一個多世紀可靠的記錄儲存以來，許多最嚴重的降雪都發生在1990年之後。一連串的特大暴風雪如何與我們日益變暖的氣候相協調呢？

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我是一名大氣科學家。讓我們看看一條重要的物理定律和一些可以幫助解釋這些變化的理論。

溫暖的空氣，更多的水分

首先，溫暖的空氣比寒冷的空氣能容納更多的水分。

將大氣層想象成一塊海綿。溫度每升高華氏度，空氣就能多容納約 4% 的水蒸氣（大約是每升高攝氏度 7%）。解釋這種關係的物理定律被稱為克勞修斯-克拉珀龍關係。

大氣中水分的增加正在幫助加強水迴圈。東北部和中大西洋地區已經變得更加潮溼——不僅在冬季，而且在春季、夏季和秋季也是如此。除了一個季節和一年中總降水量的增加外，額外的水分也助長了極端事件，例如更強烈的颶風和洪水。近幾十年來，東北部最嚴重的降水事件增加了 50% 以上，增幅為美國所有地區中最大。

在 20 世紀初，美國東北部的冬季平均氣溫通常在華氏 22 度左右。現在，華氏 26 度是官方新的“正常”溫度，定義為 1991-2020 年的平均值。最近的幾個冬天甚至超過了 30 度。

因此，在美國東北部，我們所處的環境已經變暖，但通常仍低於冰點。換句話說，世界上那些足夠寒冷以下雪的地區已經變暖到足以迎來能夠容納和降下更多水分的風暴。該地區得到的不是強降雨，而是大雪。

變暖的海洋也發揮了作用

2022 年 1 月埋沒波士頓近 2 英尺積雪的歷史性暴風雪是由西大西洋異常溫暖的海水助長的。這也是一個持續模式的一部分。

海洋吸收了超過 90% 的額外熱量，這些熱量歸因於人類活動（尤其是燃燒化石燃料）導致的大氣溫室氣體增加。現在的海洋比六十年前開始測量以來的任何時候都包含更多的熱能。

科學家們正在研究全球變暖是否可能正在驅動海洋環流帶的減速，該環流帶輸送全球各地的水。衛星影像和海洋測量顯示，更溫暖的海水已經“堆積”在美國東海岸沿線，這可能是大西洋經向翻轉環流減速的一個可能跡象。

從海水中蒸發的水分為熱帶氣旋和中緯度溫帶氣旋（俗稱東北風暴）提供了大部分能量。

北極也影響著降雪模式

雖然熱帶風暴系統主要由溫暖的海水提供能量，但東北風暴從冷暖氣團相遇的劇烈溫度梯度中獲得能量。冷空氣爆發的頻率是氣候變化的另一個方面，它可能導致近期極端降雪事件的增加。

最近的研究表明，包括北極海冰和積雪覆蓋率下降在內的北極變暖，正在影響極地渦旋的行為，極地渦旋是一條強勁的西風帶，每年冬天在北極上方約 10 到 30 英里的平流層中形成。這些風包圍著一大片極冷的空氣。

當北極相對溫暖時，極地渦旋往往較弱，更容易拉長或“延伸”，從而使極冷的空氣向南移動。過去幾十年中，極地渦旋延伸事件顯著增加，有時會導致某些地方出現更嚴重的冬季天氣。

北極放大效應，即我們北部地區加速變暖，可能反常地幫助將冷空氣輸送到東海岸，在那裡，冷空氣可以與來自比正常情況下更溫暖的西大西洋的溫暖潮溼空氣相互作用。最近一次極地渦旋延伸事件幫助將歷史性暴風雪的關鍵要素彙集在一起。

未來會怎樣？

全球氣候模型預測，隨著未來氣候變暖，北半球大部分地區最極端降雪事件將會增加。在世界其他一些地區，例如西歐，隨著氣溫升高，水文迴圈的加劇將意味著更多的冬季降雨而不是降雪。

對於北美東海岸以及北亞地區而言，預計冬季氣溫仍然足夠寒冷，足以讓風暴帶來大雪——至少到本世紀中葉。氣候模型表明，極端降雪將變得不那麼常見，但在本世紀下半葉，隨著更多風暴產生降雨，極端降雪的強度不一定會降低。

東北部高影響冬季風暴的急劇增加是氣候變暖的預期表現。隨著極端事件隨著氣候變化變得更加普遍，美國將不得不為此做好準備，這又是一個風險。

本文最初發表於 The Conversation。閱讀 原文。