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人祸 “孕育”“哈维”
来源:中国科学报      作者:唐一尘      时间:2017-09-05 00:00      关键词:

飓风“哈维”登陆美国得州沿海地区。图片来源:NASA/NOAA

四级飓风“哈维”8月25日晚在美国得克萨斯州南部沿海地区登陆:此次飓风被认为是自2005年以来全美遭遇的最强飓风,风速可达每小时208公里。飓风登陆前,休斯敦市区就已大雨如注。

而且,研究人员预计,飓风经过区域的几条河流有可能出现历史最高水位。截至8月31日,“哈维”造成大量灾民流离失所,超过30人死亡,受灾人数超过600万。

作为本季度的第三次飓风,“哈维”也有力支持了美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的预测:即2017年将是大西洋风暴高于平均水平的一年。据报道,NOAA在5月就宣布预计2017年飓风季节大西洋海盆异常活跃,可能形成5场到9场飓风。

几十年来,北大西洋表面温度持续变高,出现了强大但神秘的长期循环流,这推动飓风数量一直增加。该环流被称为北大西洋年代际振荡(AMO),每20~60年出现冷暖交替变化,在改变北大西洋海面温度的同时也“孕育”了飓风。

自1995年开始,AMO一直处于温暖阶段,但研究人员不确定其会在何地“调头”。通常,AMO被认为是在洋流中自然移动,但也有人认为它应当在近期转换进入较冷的阶段。

但气象学家指出,AMO周期可能遭到了人为温室气体排放的干扰,进而促成了飓风产生。

“理解相关机制十分重要。”新泽西州NOAA地球物理流体动力学实验室海洋学家Rong Zhang说。

研究人员在测量过去150年的海洋温度时首次发现了AMO。但由AMO影响的树木年轮和其他气候记录,显示了几个世纪以来气温变化的证据。AMO在气候体系中的变化影响了欧洲降水量、亚马逊地区干旱和大西洋飓风。

其中,温暖的AMO使热带大西洋变暖,并加剧了西非的季风。拉尼娜等降低了垂直风切变,有利于热带风暴系统的生成。这也能加快进入热带大西洋飓风“温床”的低压系统自转。

“这种风型能让低压风暴迅速旋转并被激活。”马里兰NOAA气候预测中心首席飓风预报员Gerry Bell说,较弱的风切变、温暖的大西洋海水和来自非洲的有利风带都是飓风的促进条件。

基于NOAA的预测,AMO今年仍处于温暖状态,但也有一些线索暗示将要改变。“北大西洋远端接近格陵兰岛的水域的海水已经开始变冷且比正常更冷。”科罗拉多州立大学气象学家Phil Klotzbach说。但这可能会使热带地区的情况更混乱。

寒冷的异常可能预示着AMO朝寒冷阶段的过渡,特别是如果AMO主要是由大西洋洋流“传送带”的自然变化所驱动的。该循环洋流利用了墨西哥湾流的温暖表层水,直到这些水在格陵兰岛周围海水中冷却和下沉,并在大西洋深处返回南方。

Zhang表示,更强的循环会给北方带来更多温暖的水,并带来一个温暖的AMO,当循环变化开始时,冷却起始于遥远的北大西洋,然后向南移动,最后以一个寒冷的AMO告终。根据其预测,AMO目前接近中立。而Klotzbach利用高纬度温度因子预测,AMO已经变冷。

然而,越来越多的科学证据表明,全球变暖加剧了极端天气发生的频率和强度,“哈维”也是如此。

最近的研究表明,海洋以外的因素也可能引发AMO的变化。自然气候记录显示,几个世纪以来,火山爆发和太阳热量输出的微小变化使海洋变冷或变暖,并帮助了AMO的变化。但过去数十年间,人类还增加了其影响。英国气象局哈德利中心气候学家Ben Booth指出,例如,燃煤产生的气溶胶颗粒,将阳光反射回太空并让海水变冷。

Booth认为,20世纪后半叶,气溶胶排放的飞涨,成为1970年至1994年AMO寒冷阶段的主要诱发因素之一。随后,美国和欧洲相继颁布空气清洁法案,气溶胶排放大幅下降,于是导致了目前的温暖阶段。

而温室气体又是另一个“故事”了。迈阿密大学大气学家Lisa Murphy Goes分析认为,由于温室气体的大量排放,海水表面温度目前仍然比预期水平高,且未来10年内可能都保持在轻微温暖阶段。而较高的水温无疑会促进海水蒸发等活动,进而加剧了飓风强度。

理解未来趋势,取决于自然可变性和人类影响孰能获胜。最有可能的是,两者都能分一杯羹。Booth认为,二者的影响会因地域而变化。海洋环流的变化可能对北大西洋海域更重要——那里的寒冷异常沉潜待发,而外部因素,例如气溶胶,可能对热带地区的影响最大。

这些力量也可能在数10年里以意想不到的方式相互影响,或者在气候变化的长期影响下出现演变。“我们得到了很多碎片,但还没有整体图像。”Booth。目前,“哈维”可能是这个飓风季的悲剧顶点,也可能是它还没有结束的迹象。(唐一尘编译)