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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年夏天看到前所未有的一系列极端天气事件,在日本的洪水,创纪录的热浪横扫北美,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炎热和干旱最终导致了有记录以来加州最严重的野火。这是面对气候变化,,我评论道.

这里的一些与气候变化的联系相当直接。其中之一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。湿度的增加意味着短时间内降雨量的增加,即更糟糕的是洪水。相同的热力学关系,具有讽刺意味的是,也解释了为什么土壤蒸发水分随着地面温度增加呈指数增长,支持在许多地区更极端的干旱。夏天的热浪的频必威官网率和强度增加甚至适当的(例如,观察到约2 f)总体变暖由于行为正面的“尾巴”时的钟形曲线转变曲线即使少量的中心。结合极端高温和干旱和更大,必威官网faster-spreading野火。这不是火箭科学。

但是有更多的故事。因为是什么让这些事件如此毁灭性的不仅仅是极端气象事件的性质,但其持久性。当一个低压中心停滞和徘徊在同一位置数天,你得到创纪录的降雨和积累前所未有的洪水。这是发生了什么事哈维飓风去年,佛罗伦萨飓风今年。它也与发生的事情日本洪水今年夏天早些时候,夏季降雨记录我们经历了今年夏天在宾夕法尼亚州。相反地,当高压中心摊位在同一位置,发生在加州,欧洲,亚洲甚至到欧洲北极过去的这个夏天,你得到记录热量,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,尤其在冬季,当喷气气流和极地漩涡”相对较强,精力充沛。北半球急流的存在是由于暖赤道和冷北极之间中纬度(中心在45N左右)的温度形成强烈对比。由于北极变暖的速度比其他行星由于放大极地冰的融化和其他因素变暖,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,与表面的高压峰对应,与表面的低压谷对应。急流,越慢这些极端天气持续的时间越长在同一位置,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,当向南极的温度对比尤其薄弱。大气中可以表现得像一个“波指南”,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。允许一般弱扰动在这个波长范围加强通过共振的物理过程,产生非常大的波峰和波谷的陆运,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”,以及(参见下图)。

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年俄罗斯热浪、野火和巴基斯必威官网坦洪水(见下文),和2011年德克萨斯州/俄克拉荷马州干旱。最近的例子包括2013年欧洲洪水,2015年的加州大火,2016年的艾伯塔野火,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)出版一篇文章自然杂志科学报告 证明放大北极变暖的同样的模式(“北极的放大效应”)减缓急流也确实QRA发作的频率增加。这意味着地区极端天气持续时间在夏季时射流已经是最低点。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”人类影响QRA可能已经出现从“噪音”的自然变化在过去的十年半。2018年夏天,我认为,那个信号不再微妙了。它在我们的电视屏幕上实时和报纸头条的形式空前西半球极端洪水的模式,旱灾,必威官网热浪和野火。

在一个后续文章中只是发表在美国科学促进会》杂志上科学的进步,我们看未来的预测QRA使用最先进的气候模型模拟。值得注意的是,由于技术原因,在气候模型模拟中不能直接分析QRA行为。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。显著增加的错误当你从网格计算一个数值一阶导数字段和计算二阶导数时更是如此。我们的计算表明,上述关键术语遭受气候模型平均误差超过300%相对于观察。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

最后的数量因为QRA事件尤为相关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,称为热的风,射流风速的大小实际上很大程度上取决于低层大气的平均数量。正如我们以上所见,这个量是被模型(在很大程度上是因为温度的变化与纬度和它如何回应增加温室气体浓度取决于物理很好理解和气候模型所代表的)。

这些研究结果,顺便说一句有更广泛的影响。首先,气候模型研究用于评估当前的极端天气事件的程度可以归因于气候变化很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,这个估计可能太低了,因为它不能解释我们碰巧知道的作用,在这种情况下,QRA在事件。同样的,气候模型用于项目未来极端天气的变化行为可能低估了未来气候变化可能影响的发病率持续夏天极端天气如我们目睹了过去的这个夏天。

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QRA事件的发生率可能会继续增长以同样的速度在最近几十年里如果我们继续简单地添加到大气中的二氧化碳。但是有一个问题:未来排放场景用于制造未来气候预测也必须占温室气体以外的因素。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。

这些气溶胶在美国引起了酸雨和其他环境问题。在1970年代之前,工厂被要求安装”洗涤塔”消除二氧化硫之前离开工厂的烟囱。这些气溶胶还反射入射的阳光,因此在产生它们的工业中纬度地区的表面具有冷却作用。一些国家,与中国一样,仍从事老,煤燃烧的较脏的形式。如果我们继续常态燃烧化石燃料,但是像中国这样的国家过渡到更现代的”清洁”燃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。这样的一个假设是由政府间气候变化专门委员会(IPCC)的“RCP 8.5scenario-basically,A一切照旧”未来的碳排放情况导致超过两倍的二氧化碳浓度相对于工业化前的水平(280 ppm)和大致4-5C (7-9F)的行星变暖的世纪。

作为一个结果,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,最阳光反射回太空)。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,北极的反面放大。北极De-amplification(见下图)。在气溶胶消失后的本世纪末,温室效应再次占据主导地位,我们再次看到QRA事件的增加。

所以,未来有希望避免夏天喜欢2018年的夏天吗?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,给我们一个大约50%的机会避免2 c f / 3.6行星变暖(所谓的“RCP 2.6IPCC场景)我们发现QRA事件的频率在当前水平保持大致恒定。

虽然我们可能会不得不面对更多的夏天2018在未来,我们可能防止任何进一步的增加持续夏季极端天气。换言之,当谈到危险和破坏性的极端夏季天气时,未来仍然掌握在我们手中。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。

气候变化引起的热必威官网浪?吗?

了下: -拉斯穆斯@2018年8月9日

这些天来,我有很多关于热浪和气候变化之间联系的问题betway体育手机版。必威官网尤其是关于今年夏天的热浪影betway体育手机版响了北欧。必威官网如果你住在日本,韩国加利福尼亚,西班牙,或者加拿大,你也许问过同样的问题。

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