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2021年12月10日至11日晚，致命的龍卷風(fēng)爆發(fā)，撕裂了從美國(guó)阿肯色州到伊利諾伊州的社區(qū)，其持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度非常得不尋常--尤其是在12月。對(duì)于這次的災(zāi)害，包括美國(guó)總統(tǒng)在內(nèi)的很多人都在問(wèn)，氣候變化可能發(fā)揮了什么作用--以及龍卷風(fēng)是否會(huì)在一個(gè)變暖的世界中變得更加常見(jiàn)。

這兩個(gè)問(wèn)題都是問(wèn)得容易但很難回答，不過(guò)現(xiàn)在，研究正在提供新的線索。

來(lái)自中密歇根大學(xué)的大氣科學(xué)家John Allen一直在研究龍卷風(fēng)等嚴(yán)重對(duì)流風(fēng)暴和氣候變化的影響。日前，他歸納了其迄今為止在科學(xué)研究中得到一些情況。

氣候模型還無(wú)法看到龍卷風(fēng)--但它們可以識(shí)別龍卷風(fēng)的狀況

為了了解全球氣溫上升將如何影響未來(lái)的氣候，科學(xué)家們使用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型來(lái)描述整個(gè)地球系統(tǒng)，從太陽(yáng)的能量流入到土壤如何反應(yīng)以及中間的一切，一年到頭，一個(gè)季節(jié)到另一個(gè)季節(jié)。這些模型在全球范圍內(nèi)解決了數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的方程式。每一次計(jì)算都會(huì)增加，其中需要的計(jì)算能力則遠(yuǎn)超一臺(tái)臺(tái)式電腦所能處理的。

為了預(yù)測(cè)地球的氣候到本世紀(jì)末將如何變化，目前研究人員們不得不使用一個(gè)廣泛的尺度。想想看，這就像相機(jī)上的變焦功能，看著遠(yuǎn)處的山--你可以看到森林，但個(gè)別的樹(shù)卻很難看出來(lái)，并且由于其中一棵樹(shù)上的松果太小，即使把圖像放大也看不到。對(duì)于氣候模型，物體越小就越難看到。

龍卷風(fēng)和造成龍卷風(fēng)的嚴(yán)重風(fēng)暴遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣候模型所能預(yù)測(cè)的典型規(guī)模。

相反，人們可以做的是看看使龍卷風(fēng)形成的條件成熟的大規(guī)模成分。

嚴(yán)重風(fēng)暴的兩個(gè)關(guān)鍵成分是：（1）由溫暖、潮濕的空氣驅(qū)動(dòng)的能量，它們會(huì)促進(jìn)強(qiáng)大的上升氣流，以及（2）改變風(fēng)速和風(fēng)向--被稱為風(fēng)切變，這使風(fēng)暴變得更強(qiáng)和更持久。第三個(gè)成分更難確定，它是使風(fēng)暴形成的觸發(fā)因素，如一個(gè)真正的熱天或可能是一個(gè)冷鋒。如果沒(méi)有這個(gè)成分，并不是每個(gè)有利的環(huán)境都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的風(fēng)暴或龍卷風(fēng)，但前兩個(gè)條件仍會(huì)使嚴(yán)重的風(fēng)暴更有可能發(fā)生。

通過(guò)使用這些成分來(lái)描述形成嚴(yán)重風(fēng)暴和龍卷風(fēng)的可能性，氣候模型可以告訴我們一些關(guān)于變化的風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)暴條件可能如何變化

美國(guó)的氣候模型預(yù)測(cè)表明，等到21世紀(jì)末，嚴(yán)重風(fēng)暴的有利成分的總體可能性將增加。主要原因是氣溫變暖及大氣中水分的增加，這些都增加了強(qiáng)烈上升氣流的可能性。

全球氣溫的上升正在推動(dòng)我們傳統(tǒng)上認(rèn)為很少產(chǎn)生惡劣天氣的季節(jié)發(fā)生重大變化。秋季、冬季和早春暖濕空氣的強(qiáng)勁增長(zhǎng)意味著將有更多的日子擁有有利的嚴(yán)重雷暴環(huán)境--而當(dāng)這些風(fēng)暴發(fā)生時(shí)它們有可能具有更大的強(qiáng)度。

研究展示頻率和強(qiáng)度的情況

在較小的區(qū)域，研究人員們可以模擬這些未來(lái)氣候下的雷暴，這使得人們更接近于回答是否會(huì)形成嚴(yán)重風(fēng)暴這樣的問(wèn)題。一些研究已經(jīng)模擬了強(qiáng)烈風(fēng)暴頻率的變化從而能更好地了解環(huán)境的這種變化。

在過(guò)去的幾十年里，我們已經(jīng)看到了證據(jù)，即在較冷的季節(jié)，條件更有利于嚴(yán)重的風(fēng)暴，而夏季形成風(fēng)暴的可能性則正在減少。

對(duì)于龍卷風(fēng)，事情則變得更加棘手。即使在對(duì)第二天的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確無(wú)誤的情況下，也無(wú)法保證龍卷風(fēng)就會(huì)形成。在一個(gè)有利的環(huán)境中產(chǎn)生的風(fēng)暴中只有一小部分會(huì)產(chǎn)生龍卷風(fēng)。

一些模擬已經(jīng)探索了如果龍卷風(fēng)爆發(fā)或產(chǎn)生龍卷風(fēng)的風(fēng)暴發(fā)生在不同的全球變暖水平上會(huì)發(fā)生什么。預(yù)測(cè)表明，盡管加強(qiáng)的程度比我們從可用能量的增加中可能預(yù)期的要小，但隨著全球氣溫的上升，更強(qiáng)的、會(huì)產(chǎn)生龍卷風(fēng)的風(fēng)暴可能會(huì)有更高的發(fā)生幾率。

氣候變暖1度的影響

我們所知道的關(guān)于氣候變暖如何影響嚴(yán)重風(fēng)暴和龍卷風(fēng)的大部分是區(qū)域性的，主要是在美國(guó)。并非全球所有地區(qū)都會(huì)以同樣的速度看到嚴(yán)重風(fēng)暴環(huán)境的變化。

在最近的一項(xiàng)研究中，Allen及其同事發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重風(fēng)暴環(huán)境的增長(zhǎng)速度在北半球?qū)⒏笄以诟呔暥鹊貐^(qū)增長(zhǎng)更多。在美國(guó)，Allen他們的研究表明，氣溫每上升1攝氏度，春季、秋季和冬季的有利環(huán)境就可能增加14-25%，其中冬季的增幅最大。這主要是由溫度升高導(dǎo)致的可用能量增加所驅(qū)動(dòng)。不過(guò)要注意的是，這是指的有利環(huán)境不一定就是龍卷風(fēng)。

這對(duì)12月的龍卷風(fēng)有什么意義？

要回答氣候變化是否影響了2021年12月爆發(fā)的龍卷風(fēng)的可能性或強(qiáng)度仍很難將任何像這樣的單一事件歸因于氣候變化。像厄爾尼諾-南方濤動(dòng)這樣的短期影響因素也可能會(huì)讓情況復(fù)雜化。

當(dāng)然，有一些信號(hào)指向了一個(gè)更暴風(fēng)雨的未來(lái)，但這對(duì)龍卷風(fēng)的表現(xiàn)是一個(gè)開(kāi)放的研究領(lǐng)域。