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地球科學家研究美國為什么有這么多龍卷風

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地球科學家研究美國為什么有這么多龍卷風


地球科學家研究美國為什么有這么多龍卷風 。來源：Unsplash/CC0公共域
據普渡大學：在中西部溫暖的月份，研究天空中風暴和龍卷風的跡象成為最受歡迎的消遣之一 。
普渡大學科學學院地球、大氣和行星科學系副教授Dan Chavas更進一步：他每天整天都在研究龍卷風產生的原因 。在氣候科學和氣象學的交叉點上，他著眼于嚴重風暴和龍卷風的原因，以及它們發生的地點 。
“我研究氣候和極端天氣，”查瓦斯說 。我的研究問道：“為什么我們會有嚴重的雷暴或龍卷風？”？“地球上有一些特定的地區比其他地方有更多的風暴和龍卷風 。是什么造成了這些風暴地區？”
美國中部和東部地區是嚴重雷暴的高發地區之一，也是地球上最具破壞性和最頻繁的龍卷風的熱點 。Chavas使用真實世界的計算機模型進行實驗，以確定是什么促成了這些風暴的形成 。
他說：“我們對風暴的成因有著幾十年的假設 。” ?！拔覀冋隍炞C這些假設，并找出是什么讓北美成為如此熱門的地區 。”
感動天地
查瓦斯不是一個追逐風暴的人 。他并沒有坐在一輛頂著衛星電線的氣象車里，尋找個別風暴可能產生的見解 。他也不能在實驗室里制造風暴 ， 也不能釋放龍卷風來了解它們的解剖結構或行為 。
相反，他利用數十年豐富、詳細的歷史數據和復雜的計算機模型來想象和測試假設情景 。他是風暴測試者 。
“我們使用天氣和氣候模型，以及雷暴、雷擊、大氣數據等廣泛的數據庫 ， 來問：“如果世界不同了怎么辦？”Chavas說：“我們可以把這些模型用作實驗室，問一些問題，比如‘如果你把落基山脈夷為平地 ， 天氣會怎么樣？’？如果你填墨西哥灣怎么辦？現代大陸和山脈配置的哪些方面真正重要？讓我們來檢驗一下這種普遍的、傳統的智慧"
這兩個假設——拉平落基山脈和填充墨西哥灣——都是Chavas和他的團隊進行的研究的重點 。
50多年來，公認的觀點認為，墨西哥灣是洛基山脈東部內陸流動的溫暖潮濕空氣的來源，在北美龍卷風的形成中發揮著重要作用 。但沒有人確切知道 。
“這是一個非常合理的假設，”Chavas說 ?！坝泻芏喾浅：侠淼慕忉?。但沒有人能夠測試這些50年前的想法，因為它們是在沒有具有必要計算能力的氣候模型的時候產生的 ?，F在我們可以真正開始了解這種情況的物理原理了 。”
當他的團隊幾乎用陸地填滿墨西哥灣時，他們發現干燥的墨西哥灣對風暴頻率和嚴重程度的影響遠小于他們的預期 。在沒有墨西哥灣的情況下，強烈的雷暴從大平原中部向東轉移到伊利諾伊州 ， 盡管德克薩斯州南部的雷暴有所減少 。
Chavas說：“嚴重的雷暴和龍卷風是在具有特定成分的環境中形成的，這些成分決定了溫度、濕度 ， 尤其是風速和風向如何隨著大氣高度的變化而變化 。” 。
“氣候決定了在哪里以及何時可以找到這些成分，從而產生這些類型的風暴 。計算機模型讓我們了解了這些成分為什么會出現在那里，以及它們在我們看到的天氣中發揮了什么作用 ?！?br>在他與研究生李福寧的最新研究中，該團隊將以龍卷風聞名的北美和地理位置與北美相似的南美洲的惡劣天氣潛力進行了比較，南美洲也有許多嚴重雷暴，但龍卷風要少得多 。
他們發現，安第斯山脈以東陸地表面的粗糙紋理，其粗糙度部分由亞馬遜地區的山丘和高大樹木決定，可能在防止南美洲中部發生龍卷風方面發揮了重要作用 。相比之下 ， 在北美，許多龍卷風在落基山脈以東形成，空氣從墨西哥灣平滑得多的海面流入 。
該團隊首先使用了氣候模型實驗，在該實驗中，南美洲赤道被平滑成類似于海洋表面，這大大增加了南美洲中部龍卷風的可能性 。他們還進行了實驗，將墨西哥灣地區粗糙化，使其類似于森林地表，這有力地抑制了北美龍卷風的可能性 。
Chavas說：“上游的粗糙表面意味著下游的風不再隨著表面附近高度的強烈變化而改變速度和方向，我們稱之為‘風切變’ ?！??！斑@不會改變嚴重雷暴的成分，但地面上方1公里空氣中的風切變是龍卷風的關鍵成分 。”
風暴警告
真實的天氣和現實世界的應用程序讓Chavas著迷，這是在他4歲時威斯康星州一棵被風暴撕裂的樹倒在他的房子上后產生的 。
他的研究對現實世界的影響——下周、下個月、明年和下個世紀的天氣會是什么樣子——是他前進的動力 。
Chavas說：“如果我們想了解氣候變化將如何影響未來的天氣 ， 我們首先需要了解氣候是如何決定天氣的 ?！??！拔覀儗夂蛉绾慰刂莆覀兯媾R的惡劣天氣沒有很好的了解 ?！?br>例如，了解地表粗糙度和土地利用如何改變天氣，可能使未來的人類能夠更好地預測——甚至部分影響——天氣模式 。如果亞馬遜的崎嶇土地，包括亞馬遜樹木的一部分，保護南美洲免受龍卷風的侵襲 ， 那么美國東部森林的再生也會影響龍卷風嗎？
Chavas說，氣候變化會影響大氣的流動模式和陸地上的水分分布 。
“如果我們改變陸地表面和從墨西哥灣向內陸流動的空氣的軌跡，可能會對這些導致內陸龍卷風的因素產生直接影響 。當我們想到氣候變化時，我們會想到它越來越熱，土地越來越干燥 。
他說：“但如果急流改變了空氣向內陸流動的地點和速度，就會改變龍卷風形成的地點和方式 。以前沒有看到龍卷風的地方可能會看到更多龍卷風，而看到更多龍卷風的地方則可能會看到更少龍卷風 。” 。“我們現在需要了解天氣，以幫助我們更好地預測未來的天氣 ?！?br/>