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编译服务: 生物安全网络监测与评估 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn 编译时间: Nov 19, 2019 点击量: 160

赖斯大学的一项研究显示,气候变化将增加被称为“阻塞事件”的停滞高压天气系统的规模,这些系统已经产生了21世纪最致命的热浪。

大气阻塞事件是中纬度高压系统,该系统持续存在数天甚至数周。取决于事件发生的时间和地点,阻塞事件可能导致干旱或倾盆大雨,热浪或寒冷。阻塞事件在2003年的法国和2010年的俄罗斯引起了致命的热浪。

赖斯流体动力学家Ebrahim Nabizadeh和Pedram Hassanzadeh及其同事利用两组综合气候模型模拟的数据,发现由于人为气候变化,北半球阻塞事件的面积将增加多达17%。这项研究可从地球物理研究快报在线获得,由劳伦斯伯克利国家实验室的达扬和加利福尼亚大学戴维斯分校以及科罗拉多州立大学的伊丽莎白·巴恩斯共同撰写。

机械工程以及地球,环境和行星科学的助理教授Hassanzadeh使用计算,数学和统计模型研究与从极端天气事件到风能的各种问题相关的大气流动。他说研究人员对研究气候变化如何影响阻塞事件越来越感兴趣,但是大多数研究都集中在随着温室气体排放而使大气变暖时阻塞事件是否会变得更加频繁。

他说:“过去的研究着眼于您是否会或多或少地阻止气候变化事件。” “没有人问过的问题是这些事件的大小是否会改变。并且大小非常重要,因为阻塞事件越大,影响越大。例如,如果高压系统变大,则说明将获得更大的热波,波及到更多的人,您可能会获得更强的热波。”

莱斯大学布朗工程学院的机械工程专业研究生纳比扎德(Nabizadeh)两年前开始回答这个问题。他使用分层建模方法,从对大气湍流模型的实验开始,该模型比实际大气要简单得多。

这个简单的模型捕获了阻塞事件的基本动态,因此Nabizadeh可以进行大量的探索。他对一个或另一个参数进行了细微更改,进行了数千次仿真。然后使用称为白金汉-皮定理的强大尺寸分析技术对数据进行分析,该技术通常用于设计涉及流体流动的大型复杂工程系统。

目的是找到标度定律,这是一个使用气候科学家已经研究和理解的变量来描述阻塞事件大小的数学公式。 Nabizadeh首先从制定定标定律开始,该定律已被用来预测日常天气模式的大小,但他发现这些变量都不能预测阻塞事件。

他的坚持不懈最终通过一个简单的公式得到了回报,该公式将阻塞事件的面积与射流的宽度,纬度和强度相关联,所有这些因素都经过了仔细的研究和测量。

“我最近对此事发表了讲话,其中一个人走了出来,说:'这很神奇,这些力量加在一起,突然之间你得到正确的答案。'但是,易卜拉欣花了很多功夫才能获得如此简洁的结果。”

有一次,纳维萨迪分析了许多模拟的数据,并进行了逐页的比较,哈桑扎德说,比例法的发现受到了一个不太可能的机构的鼓舞:德克萨斯汽车局(DMV)。

他说:“易卜拉欣一个周末去了DMV,第二周我去了DMV,在DMV中,您必须坐着,而您无事可做。” “因此,在盯着这些数字看了几个小时之后,我们意识到这是正确的缩放比例。”

他们还将简单模型的结果与日益复杂的地球天气和气候模型的输出进行了比较。 Nabizadeh说,比例定律在全面的气候模型模拟中以极高的准确性预测了未来冬季阻塞事件的大小变化。

Nabizadeh说:“由于我们尚不了解的原因,冬季活动比夏季活动表现更好。” “我们的结果表明,未来的研究应该集中在更好地理解夏季块,以及更大的阻塞事件可能如何影响极端天气事件(如热浪)的大小,强度和持续时间。”

 

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