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夏季气候变化和极端天气事件——仍然是未来在我们的手中


2018年夏天发生了史无前例的极端天气事件,来自日本的洪水,创纪录的热浪在北美,必威官网欧洲和亚洲,森林大火威胁希腊甚至北极部分地区。美国西部必威官网的热和干旱。最终导致了有记录以来加州最严重的野火。这是气候变化的面貌,,我当时发表了评论。.

这里的一些与气候变化的联系相当直接。其中一个简单的关系在所有的大气科学中,都告诉我们,随着温度的升高,大气中的水分以指数形式增加。湿度的增加意味着潜在的大量的降雨在很短的时间,即。更严重的洪水。相同的热力学关系,具有讽刺意味的是,还解释了为什么土壤蒸发的水分随着地面温度的升高而指数增加,有利于许多地区发生更极端的干旱。夏季热波的频率必威官网和强度增加,甚至适度(例如。由于的行为积极的“尾”时的钟形曲线转变曲线即使少量的中心。结合极端炎热和干旱,你会变得更加必威官网庞大,faster-spreading野火。这不是火箭科学。

但是故事还有更多。因为使这些事件如此具有毁灭性的不仅仅是气象事件的极端性质,还有它们的持续性。当一个低压中心在同一地点停顿并停留数天时,你获得了创纪录的降雨量和前所未有的洪水的积累。这是发生了什么事飓风哈维去年和佛罗伦萨飓风今年。这也是日本洪水今年夏天早些时候,创纪录的夏季降雨我们在宾夕法尼亚州经历了这个夏天。相反,当高压中心在相同位置失速时,就像在加利福尼亚发生的那样,欧洲,去年夏天,亚洲甚至进入欧洲北极,你得到创纪录的高温,必威官网干旱和野火。

珍妮弗·弗朗西斯等科学家有联系气候变化极端天气事件的增加,特别是在冬季当急流和“极地涡旋相对较强,精力充沛。北半球急流欠它的存在陡峭的对比在中纬度地区的温度(45围绕n)之间温暖的赤道和寒冷的北极。由于冰川的融化和其他加剧极地变暖的因素,北极变暖的速度比地球上其他地区要快,减少和对比喷射流越来越慢.旅行就像一条河在轻轻倾斜的地区往往表现出广泛的蜿蜒蜿蜒向大海,当温度对比度降低时,射流中向东移动的摆动(称为Rossby波)的振幅也趋于增大。在射流摆动越大更极端的天气,与相对应的峰值高压表面和表面的低谷低压。急流,越慢这些极端天气在相同地点停留的时间越长,给我们带来更持久的极端天气。

除了夏天,还有其他的事情发生,当两极的温度对比特别弱时。气氛可以表现为波导“,”,捕获波长越短罗斯比波(那些能够适合6到8全波长在北半球的一个完整的电路),一个相对狭窄的纬度范围集中在中纬度地区,阻止他们辐射能量低,高纬度地区。这允许在该波长范围内通常较弱的干扰通过共振的物理过程而增强,在次大陆尺度上产生非常大的峰谷,即。异常极端地区天气异常。这种现象被称为准谐振放大或”QRA,(见下图)。

近几十年来许多最具破坏性的极端夏季天气事件都与QRA有关,包括2003年欧洲热浪,必威官网2010年俄罗斯的热浪和野火和巴基必威官网斯坦洪水(见下文),2011年德克萨斯/俄克拉荷马州的干旱。最近的例子包括2013年欧洲洪水,2015年加州野火,2016年的阿尔伯塔省森林大火,的确,前所未有的一系列极端的夏天天气事件我们见证了过去的这个夏天。

随着时间的推移,这些事件的频率增加与北极的放大指数(北极和北半球其他地区变暖之间的差异)相一致,表示连接(参见下面的图)。

去年我们(我和一个团队合作者包括RealClimate同事Stefan Rahmstorf)出版文章自然杂志科学报告 证明同样的北极变暖模式北极的放大效应”减慢射流速度的确也增加了QRA发作的频率。这意味着,在急流已经处于最弱状态的夏季,区域性极端天气持续时间更长。基于对气候观测和历史气候模拟的分析,我们的结论是信号“人类对QRA的影响可能来自于噪音”过去十年半的自然变化。2018夏天,我会说,那个信号不再微妙了。它在我们的电视屏幕和报纸头条上以史无前例的遍布半球的极端洪水的形式实时播放,干旱、必威官网热浪和野火。

在一个后续文章只是发表在美国科学促进会》杂志上科学进步,我们使用最新的气候模型模拟来研究QRA的未来预测。重要的是要注意,不能直接分析QRA行为在一个气候模型模拟技术原因。大多数气候模型在网格纬度以上学位的决议。描述Rossby波QRA行为的物理学在气候模型方面面临严峻的挑战,因为它涉及射流风相对于纬度的第二数学导数。当你从网格场中计算数值一阶导数时,误差会急剧增加,而当你计算二阶导数时,误差会更大。我们的计算表明,上述临界项与观测值相比平均气候模型误差大于300%。相比之下,对于纬向温度平均值,模型的平均误差小于1%,而对于温度的纬向导数,模型的平均误差仅为30%左右。betway体育手机版

最后一个数量特别重要,因为QRA事件已经被证明有一个定义良好的签名的纬度的低层大气温度的变化。通过建立良好的气象关系,称为热风,射流风的大小实际上在很大程度上取决于低层大气中该量的平均值。正如我们以上所见,该量被模型很好地捕获(很大一部分原因是温度随纬度的变化以及它对温室气体浓度增加的响应取决于被很好地理解和由气候模型良好表示的物理)。

这些研究结果,顺便说一下,具有更广泛的含义。首先,用于评估当前极端天气事件可归因于气候变化的程度的基于气候模型的研究可能低估了气候变化的影响。例如,一个基于模型的研究建议气候变化只是翻了一倍的可能性今年夏天欧洲极端热浪。必威官网就像我当时的评论,估计可能太低了,它不占我们碰巧知道这个角色,在这种情况下,QRA在那次事件中扮演的角色。同样的,用于预测极端天气行为未来变化的气候模型可能低估了未来气候变化可能对持续性夏季极端天气的发生率的影响,就像我们在过去夏天目睹的那些极端天气。

那么我们的研究对未来有什么意义呢?betway体育手机版我们发现,如果我们继续简单地向大气中添加二氧化碳,那么QRA事件的发生率很可能以近几十年来相同的速度继续增加。但有一个陷阱:用于制定未来气候预测的未来排放情景还必须考虑除温室气体之外的因素。从历史上看,例如,使用旧煤技术早于《清洁空气行动产生二氧化硫气体会逃逸到大气中,它与其他大气成分发生反应,形成所谓的气溶胶。

这些气溶胶导致酸雨和其他环境问题在美国在上世纪70年代工厂被要求安装之前洗涤器在二氧化硫离开工厂烟囱之前除去它。这些气溶胶也反映入射的太阳光,所以表面冷却效应在工业中纬度地区生产。一些国家,像中国一样,仍在从事老年人的工作,煤燃烧的较脏的形式。如果我们继续照常燃烧化石燃料,但像中国这样的国家正在向更现代化的方向转变清洁工烧煤,以避免空气污染问题,在未来半个世纪,我们可能会看到气溶胶的大幅下降。政府间气候变化专门委员会RCP 8.5”基本上,A一切照旧”到本世纪末,二氧化碳浓度将比工业化前的水平(百万分之280)增加两倍以上,并导致地球变暖的4-5摄氏度(7-9F)。

因此,冷却气溶胶的投影消失在未来几十年中产生一个特别大量的变暖在中纬度地区夏季(当最开始进来的阳光,而且,因此,反射回太空的阳光最多)。平均在各种政府间气候变化专门委员会气候模型有更比北极变暖的中纬度地区,换句话说,北极放大的对立面。北极去扩增(见下图)。气溶胶后在本世纪晚些时候再次消失温室效应占主导地位,我们再次看到QRA事件的增加。

所以,有没有希望避免像2018年夏天这样的未来夏天?大概不会。但在我们迅速远离化石燃料并将温室气体浓度稳定在每百万450份以下的情况下,给我们大约50%的机会避免2C/3.6F行星变暖RCP 2.6”IPCC场景)我们发现QRA事件的频率在当前水平保持大致恒定。

尽管我们将来可能还要应对更多的夏天,比如2018年,我们可能会阻止持续的极端夏季天气进一步增加。换句话说,未来仍然是在我们的手中时危险和有害的夏季极端天气。从化石燃料迅速过渡到可再生能源只是我们的意志力问题。

缓慢的AMOC是否会增加全球变暖的速度?吗?

提交如下: -斯蒂芬,2018年7月18日

对AMOC(有时通常称为海湾流系统)的既定理解表明,由于海洋热储存的变化,较弱的AMOC导致全球平均表面温度稍微降低。必威官网但是现在,一新论文在里面自然相反的说法,甚至预言全球正在迅速变暖。故事是什么?吗?

斯蒂芬·拉姆斯托夫和迈克尔·曼的作品

1751,一个英国奴隶贸易船的船长发现了一个历史性的。在北大西洋副热带25°N纬度航行时,亨利·埃利斯上尉放下桶式海表穿过温暖的水面进入深海。借助于长绳和阀门系统,水从不同深度可以提升到甲板,它的温度是从内置的温度计读出的。使他吃惊的是,埃利斯船长发现深水冰冷。

这是有史以来第一个深海的温度测量。他们揭示了现已知世界所有海洋的基本特征:深水总是冷的。热带和亚热带的温暖水域是局限于表面的薄层;太阳的热必威官网量不会慢慢热身深处,如同预期。埃利斯写道:

“这个实验,乍一看,这就为好奇心,但仅仅是食物在过渡时期变得对我们非常有用。通过教育,我们提供冷水澡在快乐和冷却我们的葡萄酒或水;这是大大同意我们在这个燃烧的气候。”“

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美国国家航空航天局(NASA)知道什么呢?当他们知道了吗?吗?

提交如下: -加文@2017年12月24日

如果你认为你知道为什么NASA不报告的发现南极极地臭氧层空洞的出版之前1984年法曼等1985年5月,你很可能错了。

在研究中,最有趣的事情之一是当你试图找出一个众所周知的事实并慢慢发现你的事实“实际上不是这样的,,真正的故事比你想象的更有趣……

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工具书类

  1. J.C.法曼,B.G.加德纳和J.D.Shanklin,“南极地区臭氧总量的大量损失揭示了季节ClO_x/NO_x的相互作用。,,自然,卷。315,聚丙烯。207—210,1985年。http://dx.doi.org/10.1038/315207a0

O说你能看到冰…

提交如下: 2017年11月,加文@ 6

本周在betway体育手机版自然新闻的一篇文章(英国)观察员:唐纳德·特朗普被指控阻碍对气候变化的卫星研究.最后一个标题并不是正确的,但潜在的问题是真实的。

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海平面上升引发的动机?吗?

提交如下: -拉斯穆斯@2017年1月2日

海平面上升能促进冰川向海中崩塌并引发冰川涌入海洋吗?我终于抽出时间去看纪录片了。追逐冰在圣诞节和新年假期,它留下了深刻的印象。看完这个问题后,我还被留了下来。

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几千年的海平面变化

提交如下: stefan @——2016年2月22日

在过去的几千年里,全球海平面是如何变化的?在这个世纪和即将到来的千年里,它将如何改变?人类扮演什么角色?几篇新论文提供了新的见解。

2500年前的海平面变化

本周,将出现在一篇论文美国国家科学院院刊第一个全球无数个人的统计分析研究的海平面过去2500年的历史(科普等。二千零一十六–我是作者之一)。这些数据在过去的海平面变化开始前潮汐计测量可以获得海岸沉积物中的钻芯.到目前为止,来自世界不同地区的本地数据曲线已经足够形成全球海平面曲线。

我们马上看看主要结果。新的全球海平面历史是这样的:

Kopp2016_Fig1a+sat

图一基于来自世界不同地区的代理数据来重建全球海平面演变。末尾的红线(未包括在本文中)表明2000年以来全球进一步增加5-6厘米来自卫星数据. 更多的

工具书类

  1. R.E.科普,交流电肯普,K比特曼,B.P.霍顿,摩根大通(J.P.唐纳利W.R.Gehrels贝Hay耶稣基督米特罗维卡E.D.明天,和S。Rahmstorf“共同时代全球海平面温度变化特征,,美国国家科学院院刊,卷。113,聚丙烯。E1434-E1441,2016.http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1517056113

西伯利亚那个洞里出来了多少甲烷?吗?

提交如下: ——大卫@ 2014年8月13日

西伯利亚有爆炸孔闻起来像甲烷,还有北冰洋新发现的甲烷气泡.因此,记者联系我,以为北极甲烷启示录已经开始。然而,作为一名气候科学家,我对化石燃料工业的关注远远超过我对北极甲烷的关注。betway体育手机版简短的回答:大约需要20分钟,betway体育手机版000,在短短几年内,就有000次这样的喷发产生了人们一直谈论的标准北极甲烷启示录。betway体育手机版以下是这种说法的来源:
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罗斯比波和表面的极端天气

提交如下: -斯蒂芬,2014年7月10日

Screen和Simmonds的一项新的研究证明了大气中高振幅的行星波与地面极端天气事件之间的统计联系。

Dim Coumou的来宾邮件

已经有一个正在进行的辩论,在科学界内外,北极地区快速的气候变化是否会影响中纬度地区的环流模式,从而有可能是极端天气事件的频率或强度。北极的变暖速度比世界其他地方快得多(大约是地球变暖速度的两倍),betway体育手机版与海冰范围的迅速下降有关。如果世界部分地区变暖的速度比其他地区快,那么水平温度分布的梯度当然会改变——在这种情况下是赤道到极点的梯度——这会影响大规模的风力模式。

这个最近提出的几种动力机制。弗朗西斯和瓦弗鲁斯(GRL 2012)认为南北温度梯度的减小将导致较弱的纬向风(风从西向东吹),因此罗斯贝波向东传播较慢。罗斯比波传播的变化尚未被发现(巴尼斯2013)但这并不意味着它在未来不会改变。缓慢传播的波(或准静止波)将导致更持久的,因此更极端的天气。Petoukhov等人(2013)实际表明,最近的几个高影响极端,热浪和洪水必威官网事件,与高振幅有关似稳波。更多的

工具书类

  1. 正当弗兰西斯S.J.瓦夫勒斯“北极圈扩大与中纬度极端天气联系的证据,,《地球物理研究快报,卷。39,聚丙烯。n / a n / a,2012。http://dx.doi.org/10.1029/2012GL051000
  2. 电子艺界巴尼斯“重新审视有关北极圈扩大与中纬度极端天气的证据,,《地球物理研究快报,卷。40,聚丙烯。734-439,2013。http://dx.doi.org/10.1002/grl.50880
  3. v.诉佩图霍夫,年代。Rahmstorf年代。佩特里,H.J.Schellnhuber“行星波的准同步放大与最近北半球的极端天气,,美国国家科学院院刊,卷。110,聚丙烯。5336-5341,2013。http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1222000110

假装它

提交如下: - 2014年4月30日,加文

每隔一段时间,反对者都会在报纸上发表一些老掉牙的报道,暗示着现在所谈论的事情都是空前的,甚至是不寻常的。betway体育手机版坦白说,有很多老文章搞错了,是耸人听闻的还是没有坚实基础的预测。这些只是关于经济的文章。betway体育手机版

然而,有很多科学文章都很有趣,报告事件和探索在北极和其他地方,一个吸引人的观点如何早期科学家们来了解关于气候变化和过程。betway体育手机版特别地,在北极的大西洋地区,1922年夏天(当时)相当温暖,还有许多报告讨论了一些史无前例的(再次,(暂时)观察开阔的水域。最详细的报告发表在《月度天气评论》上:
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背景中的北极和美洲甲烷

提交如下: -戴维@2013年11月24日

本周有很多有趣的甲烷论文。在《自然地球科学》中,,夏克霍娃et al(2013)已经发表了一项关于北冰洋西伯利亚大陆边缘甲烷循环的实质性的新研究。本文将得到大量的关注,因为从去年夏天开始,接下来的几个月是一篇论文,,Whiteman等人(2013),他们声称北极甲烷对短期气候演变具有强大(且昂贵)的潜在影响。经济模型研究是基于一个北极甲烷释放场景提出了早期的论文沙克霍娃(2010).研究人员在《美国国家科学院学报》上,,米勒et al (2013)发现美国的甲烷排放量可能比我们想象的要多50-70%。那么,这将把我们留在哪里呢?吗?

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工具书类

  1. N。夏克霍娃,一。Semiletov,一。莱弗,v.诉Sergienkoa.萨尔尤克,d.Kosmachd.ChernykhC。斯塔布d.Nicolskyv.诉Tumskoy,和。古斯塔夫森“Ebullition和风暴引起的东西伯利亚北极架甲烷释放,,地球科学,卷。7,聚丙烯。64-70,2013。http://dx.doi.org/10.1038/NGEO2007
  2. G.怀特曼,C。希望,P.Wadhams“巨大的成本北极变化”,,自然,卷。499年,聚丙烯。401 - 403,2013。http://dx.doi.org/10.1038/499401a
  3. N.E.夏克霍娃,V.A.Alekseev,和ipSemiletov,“东西伯利亚陆架甲烷排放预测,,多克雷迪地球科学,卷。430年,聚丙烯。190 - 193,2010年。http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X10020091
  4. S.M.MillerS.C.Wofsy,上午的旧事,电子艺界Kort,A.E.安德鲁斯,S.C.比劳,E.JDlugokenckyJ。艾鲁斯基维茨,马丁菲舍尔G.詹森-曼胡特,开国元勋之一B.R.安贝德卡对MillerJ.B.MillerS.A.Montzka,TNehrkorn,和C。斯威尼,“美国甲烷的人为排放量,,美国国家科学院院刊,卷。110,聚丙烯。20018-20022,2013。http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1314392110