菜单

社会渠道

搜索存档

  • 类型

  • 主题

  • 排序

早上在纽约中央公园的降雪。 信贷:奥利弗Guiberteau除股票的照片
极端天气
2019年1月31日16:56

问答:北极变暖有关“极地漩涡”和其他极端天气吗?

罗伯特在筹划

31.01.2019 | 4:56pm
极端天气 问答:北极变暖有关“极地漩涡”和其他极端天气吗?

过去一周,一些残酷的天气打美国和加拿大。寒冷的北极空气暴跌到美国中西部,南部六个州的温度低于南极和至少8人死亡由于极端寒冷。

英国也是本周迎来雪,但是没有接近的规模在美国。

很冷的天气促使总统特朗普推特:“全球变暖到底是怎么回事?(原文如此)。“这是一个推特“不会是坏有一个小的老式全球变暖现在好!”

特朗普的评论收到广泛的嘲笑从科学家和媒体,很多文章指出,特朗普令人困惑的短期与长期气候天气事件,极端寒冷的天气仍然发生在一个变暖的世界

寒冷,下雪的天气也伴随着一系列的故事“极地漩涡”以及如何使极端天气北半球中纬度地区的北美、欧洲和亚洲。但这不是唯一的方法,北极会影响条件进一步南部。

在过去的十年中,越来越多的研究已经提出的方法快速北极变暖可能导致的严冬,夏季热浪,甚至在中纬度地区洪水和干旱。

一些科学家说,气候变化和北极海冰损失是这些事件的根源,但其他人则更为谨慎。

在这个详细的问答,碳简短说科学家之间的潜在联必威手机官网系北极变暖,极端天气在中纬度地区,这些理论是什么样子,以及措施的证据。

这个理论是什么?

北极变暖很快的两倍多表面比全球平均水平。这种现象被称为“北极的放大效应”。这部分源于快速的海冰覆盖的损失在该地区。北极海冰减少,能源来自太阳,反映了明亮的白色冰而不是被海洋吸必威体育在线注册收,导致进一步变暖。(下降雪覆盖在北极的陆地面积有同样的效果)。

夏末和初秋北极海冰覆盖最大的下降。平均9月海冰范围,例如,自1979年起每十年下降了约13%。

9月线图显示平均北极海冰范围从1979年到2018年。黑线显示每月每年的平均水平;蓝线显示了这一趋势。资料来源:国家冰雪数据中心

平均9月北极海冰范围从1979年到2018年。黑线显示每月每年的平均水平;蓝线显示了这一趋势。来源:国家冰雪数据中心

北极放大也造成的温度反馈。随着地球表面变暖,它释放更多的能量回到空间。必威体育在线注册但更少的能量辐射从必威体育在线注册北极回来与低纬度地区相比,这意味着该地区变暖更快。

最近的研究表明,这些在北极快速变化可能造成连锁影响进一步的南部。而温暖的北冰洋海冰进一步抑制经济增长,它还生成温暖和潮湿的空气质量在北极和附近的大陆。北极变暖也降低了温差的中纬度地区,已影响大气环流模式(后面详细讨论)。

理论是这样的:这些变化导致不寻常的和极端天气增加在北美、欧洲和亚洲。

研究倾向于关注北极严寒的冬天,连接等的可能性增加了一倍严重的冬天在欧亚大陆中部和长时间的法术在2013 - 14我们冬天非常冷,看到91%五大湖的冻结。然而,北极变暖的影响也有关夏天的热浪,如俄罗斯,2010年夏季干旱在美国。

一些科学家已经进一步提出这温暖的时期在特定领域的北极会影响中纬度的特定部分。例如,一个2015年自然地球科学biwei6868研究发现,比起平均温度温度Siberian-Chukchi东海Barents-Kara海地区和地区往往导致寒冷的冬天在东亚和北美,分别。

理论似乎违反直觉的想法——尤其是更极端的寒冷的冬天在温暖的气候。但重要的是要注意,虽然一个国家或大陆可能会看到短期爆炸很冷的条件下,世界作为一个整体仍然是气候变暖。

下面的地图显示了温度自2019年1月31日在世界各地与长期平均水平。

全球气温在2019年1月31日,地图显示为异常从1979 - 2000年基准。地图是来自NCEP全球气候系统(GFS)模型预测再分析,气候变化研究所,缅因大学。

全球气温在2019年1月31日,地图显示为异常从1979 - 2000年基准。地图生成的摘要全球预测系统(GFS)模型,气候再分析、气候变化研究所,缅因大学。

然而,尽管人们普遍认为北极变暖之间存在相关性和中纬度天气,一些科学家认为因果关系尚未得到证实。换句话说,虽然这两个可能是连接,科学家们尚不能确定一个温暖的北极直接导致极端天气的本周美国一直经历。

回到顶部

这些理论来源于哪里?

北极条件之间的联系和中纬度天气可以追溯到很久以前。詹姆斯教授屏幕,在气候科学副教授biwei6868埃克塞特大学说,一些最早的研究主题发表由瑞典气象学家雨果·希尔德布兰德Hildebrandsson教授1914年,俄罗斯的海洋学家Wladimir Juljewitsch威斯在1924年。屏幕向碳简短的解释:必威手机官网

“Hildebrandsson假定的条件在欧洲依赖于冬夏在格陵兰海海冰范围;威斯与东格陵兰海冰和挪威海在北大西洋气候模式,包括频率和风暴的路径。”

最早的造型研究调查的链接可能是1978年的一篇论文每月天气回顾由一对美国宇航局的科学家说,屏幕上。研究利用早期的气候模型显示,海冰变化”能够改变当地高、中纬度气候在某些地区”。

在2005年,犹大科恩博士季节性预测主管大气和环境研究(AER),连同他的同事马修·巴洛撰写杂志的气候论文提出了一个气候变化之间的联系,北极海冰减少和负相的自然波动称为北极涛动

消极的北极振荡是“本质上等同于一个弱极涡和强烈与严冬天气在欧亚大陆和北美”,科恩向碳简短的解释。必威手机官网(有更多的“极地漩涡”在本文后面)。

然而,直到本世纪,出现一个利基研究领域以外的话题。北极海冰的戏剧性的下降2007年2012年爆炸造成一个“感兴趣的”,说屏幕。一个2007杂志的气候研究大气中如何回应在北极海冰和海水表面温度变化是“现代经典”,说Tim Woollings博士,物理气候科学讲师biwei6868牛津大学。而2009年《地球物理研究快报纸由日本科学家调查了”的影响,低北极海冰最小值在初秋冬季气候对欧亚大陆”。

在当前讨论北极变暖之间的联系和中纬度极端,第一篇论文可能是2012年《地球物理研究快报》论文通过珍妮弗·弗朗西斯教授罗格斯大学斯蒂芬博士Vavrus威斯康星大学麦迪逊分校,Woollings说。

正如弗朗西斯解释碳短暂,她的论文是“第一个北极必威手机官网地区的影响更广泛的术语提出放大各种极端天气,这就是为什么它出版时受到如此多的关注”。

从那时起,已经有稳定的论文提出如何在北极变暖带来极端的中纬度地区。

回到顶部

的机制是什么?

的不同的理论如何影响中纬度北极放大大致分为三大类:那些只专注于“波浪”急流,平流层极涡和“波共振”。

一个2014自然地球科学biwei6868评论文章试图结合不同的理论变成一个示意图:

影响北半球中纬度的示意图。来源:科恩et al。(2014)

影响北半球中纬度的示意图。资料来源:科恩et al。(2014年)

波浪射流

第一个理论侧重于对流层——大气的最低层,绝大多数的日常天气发生。特别是,它担心极地“射流”——一群水流湍急的空气在大气中。

急流是一个全年的特性在中纬度地区的天气。例如,在英国,如果急流路径转向南方,它拉下来从北极寒冷的空气。当它摇摆,它带来暖空气从热带地区。

急流的强度是由寒冷的空气之间的温差在北极北部和南部温和的空气。弗朗西斯和Vavrus纸(上一节中提到的)提出,因为北极变暖更快比中纬度地区,温差下降,导致较弱的急流。弗朗西斯碳简短解释道:必威手机官网

“一个较弱的急流是更容易偏斜了通常由西向东轨迹前进道路上的障碍,如山脉,海洋表面温度变化模式和注射从垂死的热带风暴的能量。”必威体育在线注册

这些娱乐活动的路径增加的可能性波浪射流模式说,弗朗西斯。当急流大南北蜿蜒——被称为“罗斯比波”——热空气可以穿透和冷空气可以跳水南北。

较大的波浪也意味着系统从西向东旅行更慢,“有效地使天气更持久”,弗朗西斯说。

“当一个特定的天气模式在同一个地方呆很长时间,它可以成为一个极端干旱事件——认为,长时间的降雨导致洪水、持续的寒冷的法术,和长寿的热浪。”

下面的视频,由阿斯彭全球变化研究所提供了一个简洁的说明这个过程。

另一个相关机制的重点是“风暴”。这些是相对狭窄的小路在陆地和海洋的风暴天气系统往往被盛行风。

在北半球,风暴轨迹的位置是影响自然波动被称为北大西洋涛动(NAO)。它描述了气压的差异程度之间的高压坐在亚速尔群岛,西部的葡萄牙,冰岛低压。

说明两个地球仪显示北大西洋涛动的积极和消极阶段信贷:气象局

插图的积极(左)和消极的北大西洋涛动(右)阶段。信贷:气象局

当NAO“积极的”——以及压差比平时更强——风暴跟踪转向两极,把北美和欧亚的冬天温和的空气和离开北极很冷。“负面”时,压差削弱风暴跟踪转向赤道,和欧亚大陆北部的冬天美国东部往往更严重,而北极是相对温和的。

这通常被称为“温暖Arctic-cold大洲”(WACC)模式。

虽然NAO自然是高度可变的,一些研究已经表明,它已成为日益递减-在过去的二十年里,因为北极海冰覆盖——这意味着寒冷的冬天更常见。

这是下面的地图所示,显示了这一趋势在冬季温度在1990年和2013年之间。红色的阴影显示了巨大的北极变暖,与此形成鲜明对比的是,酷蓝调在欧亚大陆和美国。

冬季(12月、1月和2月)地图表面温度趋势在北半球1990 - 2013年。阴影显示增加(红色)和减少(蓝色)。Left-chart图表显示趋势(每十年度)不同的纬度。来源:科恩et al。(2014)

冬季(12月、1月和2月)地图表面温度趋势在北半球1990 - 2013年。阴影显示增加(红色)和减少(蓝色)。Left-chart图表显示趋势(每十年度)不同的纬度。资料来源:科恩et al。(2014年)

极地漩涡

第二个机制是平流层的一个特征——层上方的大气对流层。这一层是“平流层极涡”,大部分的焦点最近的新闻报道在美国的极端寒冷的天气。

平流层极涡是一个低压天气系统,在北极上空大约50公里。(有一个相当于一个在南极)。其主要功能是由西向东强劲的风包围北极。这些被称为“风极夜飞机“因为他们只出现在黑暗的北极冬天。

与射流在对流层,极夜喷射形式之间的边界非常寒冷的北极空气和中纬度温暖的空气。但是,如果事情扰乱了平流层极涡可以削弱,相反方向甚至分裂成两个。这可能引发突然的变暖(f)事件在北极上空的空气锐减,导致平流层气温飙升,多达50 c在仅仅几天

如下图所示,这使得冷空气极地漩涡在溢出到中纬度控股在接下来的几周。这就是把”野兽从东”2018年到英国,目前天气戏剧性的根源打击美国今年冬天。(它还值得注意的是,不那么引人注目的平流层干扰也可以有连锁效应的中纬度地区,但在不那么极端的方式)。

极地漩涡biwei6868背后的科学。来源:美国国家海洋和大气管理局

极地漩涡biwei6868背后的科学。信贷:美国国家海洋和大气管理局

下面的动画从Nasa表明寒冷的北极空气使南在美国在过去的一周。

量并不是一个新现象。他们通常发生每隔一年,尽管它们的频率波动从一个十年。去年发表的研究大气化学和物理显示“没有坚实的证据的未来变化主要平流层突然变暖”在21世纪。

量的触发事件通常是一个自然的对流层天气模式或干扰。例如,一个常见的干扰所造成的变化厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)。

一个2014自然通讯领导的研究中,科学家们在韩国,建议低海冰覆盖深秋Barents-Kara海洋地区的北极可能使这些干扰的可能性更大——的影响然后在北半球冬季。

和2018研究为首的玛琳·克雷奇默博士波茨坦气候影响的研究(PIK),发现一段疲软的极地涡流在1月和2月增加了在过去的37年。大约60%的极端寒冷在中纬度欧亚大陆在此期间可以解释“弱平流层极涡”的频率增加,本文总结道。

克雷奇默告诉华盛顿邮报》当该研究发表,结果与“假设北极气候变化产生影响,导致海冰减少,会影响大气环流,在这种情况下平流层”。

波共振

第三种类型的机制,被称为“波共振”也与射流在对流层,但只发生在夏天。建议起了很重要的作用2003年欧洲的热浪,2010年巴基斯坦洪水2011年德州热浪

由一群科学家首次提出在2013年的一项研究发表在《青瓷美国国家科学院院刊》上biwei6868(PNAS),理论表明,削弱了急流的可能性增加它分裂成两个截然不同的飞机。一个飞机然后和其他南北移动,可能捕获之间的天气系统。这个“准共振”导致持久的——并且经常极端——夏天的天气。

摘要“准谐振放大”理论进一步分析了在几个最近的报纸。2017年的一项研究中科学报告例如,确定了“指纹”的条件,支持一个QRA事件。使用气候模型,研究人员说,他们可以表明,人为气候变化使得这些条件更有可能的是,那是”是反映在多个观测地表温度数据集”。

和一个biwei6868科学的进步去年发表的论文,发现QRA事件可能成为本世纪50%更有可能在高排放的情况下。

下面的视频剪辑,实物支付债券的研究助理Kai Kornhuber博士QRA理论更深入地解释道。

回到顶部

理论的批评是什么?

提出理论的数字显示,这是一个复杂的画面没有一个明确的答案。这种不确定性意味着一些科学家们担忧的强度提出的链接。

的疑问在连接与一个缺乏之间的“因果关系”北极极端放大和中纬度地区。正如Tim Woollings告诉碳简要:必威手机官网

“经常联系实际上不存在因果关系,这是一个真正的威胁。特别是当我们谈论很短。”

有几个原因难以证明因果关系,解释了屏幕:

“一些循环趋势非常敏感时期分析报告。包含早些年——或者,事实上,这些论文发表以来,导致趋势减弱或消失,尽管继续海冰损失和北极变暖。”

这表明,最近的一些趋势只是正常的气候变化的一部分,屏幕说,并补充道:“事实上,据我所知,没有人证明了急流的变化,例如,在外面已经过去。”

显示因果关系,科学家需要复制在气候模型发生了什么,说屏幕——运行模拟和没有北极放大的影响和人为他们在气候变化的影响。(这是什么归因研究)。

然而,气候模型往往表现出弱得多——或不一致——北极变暖之间的联系和中纬度天气极端,说屏幕。但他指出,这可能是因为限制模型而不是北极放大理论。犹大科恩类似的观点:

“气候科学家之间的分歧的主要原因是由于观察的强烈提示因果关系模型表明,没有任何联系。如果提出的模型验证或确认的参数分析观察,会有更大的共识。”

例如,2016年的一项研究《地球物理研究快报使用多个模型来评估是否“温暖Arctic-cold大洲”(WACC)模式是被迫通过北极海冰减少和人为气候变化更广泛。研究结果表明,“海冰损失或人为迫使整体产量趋势冷温度大陆”,作者说。

研究人员得出结论,WACC模式而不是自然变化的结果。他们确定的影响海冰在高纬度天气下降——尽管这是一个极端趋势的变化和更少的冷。

同样的,一个2016自然地球科学biwei6868造型研究调查了北极海冰损失之间的联系和冬季温度在中央欧亚大陆在过去的25年里。结果显示“没有证据表明北极海冰损失影响欧亚表面温度”。作者还指出他们的集体的手指在自然变化的原因。

然而,正如Jennifer弗朗西斯在她2017年的文章所指出的那样美国气象学会公报,每项研究都没有发现一个健壮的连接,还有另一个。她说这就产生了一个问题:“这两组研究如何来如此不同的结论?”

这可能是由于模型淡化一些全球气候的特点,她建议,如大气环流变化和北极放大的全部。同时观察到极端的中纬度地区可能是自然变化,弗朗西斯认为它“似乎不可思议,北极可能会失去一半的夏季海冰范围…在过去的几十年里——在不影响大规模的循环”。

这让科学家在“第22条军规”的情况下:他们不能明确证明北极放大之间的因果联系和中纬度地区极端气候模型,但如果模型不完全代表气候过程,他们不会模拟一个健壮的链接。

回到顶部

为什么会有不确定性的理论?

有很多理论的北极放大如何影响中纬度极端表明“这真的不是明显发生了什么”,Tim Woollings说。的一个主要问题是“我们显然没有足够的数据能告诉哪一个理论,如果有的话,是正确的”,他说。

人类造成的气候变暖“信号”的观测数据对北极只有出现的“噪音”同比自然变化在过去的几十年里。这提供了一个相对较短的时期来分析。有如此多的固有变异性的天气,这让科学家们很难确定一个健壮的统计链接。

气候模型”可以提供更长的更严格的统计测试数据记录”,科恩指出,“和因果关系可以显示更清洁”。然而,这回来摆脱不了的问题,指出Cohen:

“大多数模型试验并不表明,快速北极变暖导致中断的极地涡流和广泛的严冬天气在北半球,不过,公平地说,少数的实验做的。”

科恩认为,缺点在当前模型意味着他们“不恰当地模拟或代表耦合的表面和大气中正确地在北极”。

一个自然气候变化本月早些时候发表的研究,旨在协调观测和模型模拟来评估之间的差异之间的联系Barents-Kara海域海冰损失和严重的冬季欧亚大陆中部。研究人员从日本看着七模型,发现他们倾向于低估了海冰融化的更广泛的影响。纠正这种差异,研究发现,“~ 44%的1995 - 2014年中央欧亚降温趋势归因于Barents-Kara海域的海冰损失”。该研究得出结论:

“我们的研究结果有力地表明,人为迫使大大放大严冬的概率出现在欧亚大陆中部通过增强Barents-Kara海冰的融化。”

无论北极极端放大在中纬度地区的作用,还受到其他进程对天气的影响。

例如,2013年的一项研究《地球物理研究快报建议的链接可能会以另一种方式。这涉及到事件大型环流模式在中纬度地区运输很多温暖,潮湿的空气进入北极,导致冬季气温高。

研究人员发现近300的这些事件在1990年和2010年之间,占28%的水分被转移到北极。

还有一个理论认为,北极变暖可以使中纬度极端詹姆斯指出,可能屏幕,曾发表论文自然气候变化地球物理评论快报在这个问题上。的推理是,由于北极正在迅速变暖,极端寒冷——这往往涉及空气从北极推倒——会变得不那么严重。屏幕阐述:

“这个观点基本上是说,如果没有变化动力学-循环模式,急流,等等,只有温度的变化,然后我们期望更少或不太严重,而不是或多或更严重,极端寒冷。”

回到顶部

可以明确的链接出现在未来?

作为一个2015年电线意见的论文伊丽莎白·巴恩斯博士科罗拉多州立大学和詹姆斯屏幕总结说,“仍然众说纷纭”迅速变暖的北极是否会对天气在低纬度地区”“有形的影响。

虽然有越来越多的人一致认为,北极可以影响中纬度天气,报纸上说,这种“既不意味着在过去,也不是它在未来”。

近四年过去了,屏幕上说,他“没有看到新兴很快达成共识,但正在取得进展”:

”迈进了一大步,如果我们可以调和的观测和模型,通过演示模型的弱点,可以纠正或确认模型做一个合理的工作和“差异”在于我们如何解释观察。”

屏幕怀疑它将变成后者,和“模型告诉我们一些有用的和观察到的趋势/相关性主要是偶然的,而不是由北极海冰损失”。

Tim Woollings也充满希望的共识,但认为它可能需要“5至10年”:

“我们总是得到更多的数据,更好的模型,和更多的机会来看待事情。我们通过资金和是非常有限的,因此,我们可以投入的人力和这样的事情。”

然而,其他人则更为乐观。詹妮弗·弗朗西斯表明共识是“已经发生”:

“你会发现很难找到一个科学家并不认为北极变暖影响中纬度天气模式,但一些——尤其是热带研究社区的一些成员——仍不相信这是一个关键的贡献者与气候变化有关。”

“最近论文的大量支持的各种连接几乎消除了关于连杆的存在争议,”弗朗西斯仍在继续。然而,角色的程度,气候变化是玩仍需固定下来,她补充道:

”,在确定不确定性仍然存在,对于任何给定的极端事件,多少可以归因于北极变暖的影响,其他因素,或者只是随机的机会。”

显然,这场辩论将继续发挥在页的科学期刊在未来几年。与此同时,这个话题很可能将继续当极端天气事件中抬起了头通过罢工和总统做出评论推特

更新:

本文在01/02/19修改正确的北极上方的极地涡旋的高度(从8公里至50公里)。

本文对04/02/19澄清修改比北极海冰减少是一个主要贡献者放大,而不是主要因素。添加了一个额外的句子在温度反馈。

Sharelines从这个故事
  • 问答:北极变暖有关“极地漩涡”和其他极端天气吗?
  • 问答:北极气候变暖导致极端天气在中纬度地区?

专家分析直接发送到您的收件箱中。

能聚集所有的重要的文章和论文选择碳简短的电子邮件。必威手机官网找到更多关于我们的时事通讯在这里