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

這兩個問題都是問得容易但很難回答，不過現(xiàn)在，研究正在提供新的線索。

來自中密歇根大學的大氣科學家John Allen一直在研究龍卷風等嚴重對流風暴和氣候變化的影響。日前，他歸納了其迄今為止在科學研究中得到一些情況。

氣候模型還無法看到龍卷風--但它們可以識別龍卷風的狀況

為了了解全球氣溫上升將如何影響未來的氣候，科學家們使用復雜的計算機模型來描述整個地球系統(tǒng)，從太陽的能量流入到土壤如何反應(yīng)以及中間的一切，一年到頭，一個季節(jié)到另一個季節(jié)。這些模型在全球范圍內(nèi)解決了數(shù)以百萬計的方程式。每一次計算都會增加，其中需要的計算能力則遠超一臺臺式電腦所能處理的。

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

龍卷風和造成龍卷風的嚴重風暴遠遠低于氣候模型所能預測的典型規(guī)模。

相反，人們可以做的是看看使龍卷風形成的條件成熟的大規(guī)模成分。

嚴重風暴的兩個關(guān)鍵成分是：（1）由溫暖、潮濕的空氣驅(qū)動的能量，它們會促進強大的上升氣流，以及（2）改變風速和風向--被稱為風切變，這使風暴變得更強和更持久。第三個成分更難確定，它是使風暴形成的觸發(fā)因素，如一個真正的熱天或可能是一個冷鋒。如果沒有這個成分，并不是每個有利的環(huán)境都會導致嚴重的風暴或龍卷風，但前兩個條件仍會使嚴重的風暴更有可能發(fā)生。

通過使用這些成分來描述形成嚴重風暴和龍卷風的可能性，氣候模型可以告訴我們一些關(guān)于變化的風險。

風暴條件可能如何變化

美國的氣候模型預測表明，等到21世紀末，嚴重風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，這些都增加了強烈上升氣流的可能性。

全球氣溫的上升正在推動我們傳統(tǒng)上認為很少產(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勁增長意味著將有更多的日子擁有有利的嚴重雷暴環(huán)境--而當這些風暴發(fā)生時它們有可能具有更大的強度。

研究展示頻率和強度的情況

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

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

對于龍卷風，事情則變得更加棘手。即使在對第二天的預測準確無誤的情況下，也無法保證龍卷風就會形成。在一個有利的環(huán)境中產(chǎn)生的風暴中只有一小部分會產(chǎn)生龍卷風。

一些模擬已經(jīng)探索了如果龍卷風爆發(fā)或產(chǎn)生龍卷風的風暴發(fā)生在不同的全球變暖水平上會發(fā)生什么。預測表明，盡管加強的程度比我們從可用能量的增加中可能預期的要小，但隨著全球氣溫的上升，更強的、會產(chǎn)生龍卷風的風暴可能會有更高的發(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重風暴和龍卷風的大部分是區(qū)域性的，主要是在美國。并非全球所有地區(qū)都會以同樣的速度看到嚴重風暴環(huán)境的變化。

在最近的一項研究中，Allen及其同事發(fā)現(xiàn)，嚴重風暴環(huán)境的增長速度在北半球?qū)⒏笄以诟呔暥鹊貐^(qū)增長更多。在美國，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致的可用能量增加所驅(qū)動。不過要注意的是，這是指的有利環(huán)境不一定就是龍卷風。

這對12月的龍卷風有什么意義？

要回答氣候變化是否影響了2021年12月爆發(fā)的龍卷風的可能性或強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-南方濤動這樣的短期影響因素也可能會讓情況復雜化。

當然，有一些信號指向了一個更暴風雨的未來，但這對龍卷風的表現(xiàn)是一個開放的研究領(lǐng)域。