颶風是否會感受到氣候變化的影響?

颶風是否會感受到氣候變化的影響?
7上的衛星圖像,2017顯示三次颶風:位於伊斯帕尼奧拉島北部中心的Irma,墨西哥灣左側的Katia和右側大西洋的Jose。
NOAA通過AP

颶風哈維,其歷史上的降雨量超過了德克薩斯州,隨後是2017北大西洋盆地的一系列颶風伊爾瑪,何塞和卡提亞,引發了長期存在的關於颶風與氣候之間聯繫的問題。

我們真的可以歸咎於最近這些颶風對氣候變化的影響嗎? 或者它們只是每隔幾十年發生一次自然的巧合,類似於颶風的三倍 Beulah,Chloe和Doria 回到1967?

回答這些問題是當前大氣科學家試圖了解的颶風氣候研究的核心。 有跡象表明,氣候變化可以通過幾種不同的方式影響颶風。 然而,由於我們對颶風如何與環境相互作用的理解不充分,這些信號尚無定論。

鏈接到海洋溫度

就像流感病毒一樣 變種 在寒冷的冬季溫度下,颶風在不同的環境中變得更具傳染性,颶風依賴於周圍環境的存在和運動。 周圍環境在多大程度上影響颶風發展確實是颶風研究中研究最廣泛的主題之一。

自1950早期以來,已經註意到環境在颶風發展中的作用的證據,但是實現了一個重要的里程碑 凱瑞伊曼紐爾 在麻省理工學院他的 研究 1980s晚期的颶風動態

他的想法是將颶風視為可以從海洋表面提取熱量並在對流層上層排出熱量的熱力發動機。 通過這種方式,伊曼紐爾能夠獲得一個數學表達式,顯示颶風在給定環境中可以達到的最大潛在強度如何取決於海洋表面溫度和14公里周圍大氣對流層頂部附近的溫度,或8.8英里以上的XNUMX英里。海。 根據伊曼紐爾的表述,較溫暖的海面溫度會導致更高的強度。

颶風的“燃料”來自海洋熱量的能量。
颶風的“燃料”來自海洋熱量的能量。
美國航空航天局, CC BY

從本質上講,伊曼紐爾颶風強度與海面溫度之間的關係決定了颶風對於特定環境條件的強烈程度。 大量研究證實了海面溫度在控制颶風最大強度方面的重要性,並提出了增加 2-3%的 颶風強度在1攝氏度下在有利條件下海面溫度升高。

從這個角度來看,由於海洋溫度在颶風發展中的重要作用,因此斷言颶風強度變化必須與全球氣候相關聯是非常誘人的。 確實很多 研究 颶風強度氣候學考慮將海洋溫度作為檢測颶風強度變化未來趨勢的主要因素。

這些研究的共識是,未來的颶風將比現在的氣候更強,假設海面溫度將繼續其未來的當前變暖趨勢。

尋找極端的線索

雖然我們可以預期海洋溫度上升會導致颶風強度增加,但如何將這一結果解釋為一個特定的颶風,結果卻大相徑庭。

為了直觀地說明這可能有多困難,請考慮氣候變化如何影響我們天氣的各個方面,例如每天的溫度變化。

例如,未來0.5年的未來氣溫升溫10度將主要被任何日常溫度變化所掩蓋,該變化在晝夜之間的10度範圍內。 從這個意義上講,匆匆得出颶風哈維或伊爾瑪的高強度是由氣候變化引起的結論將是倉促的,僅僅是因為當地天氣條件的波動可能比氣候變化信號的貢獻更大。

除了由於當地環境條件導致的日常強度波動之外,颶風也可能具有混亂行為,導致其強度發生很大變化。 最近 研究 表明颶風強度的內部變化可能與每小時10-18英里一樣大,這比氣候變化引起的大。

另一方面,人們不應該天真地否認颶風哈維或艾爾瑪的極端影響是氣候變化的症狀。

08 29颶風哈維
極端事件,例如與颶風哈維相關的降雨,為研究人員提供了研究氣候變化影響的機會,因為它們超出了天氣的日常變化。
美聯社照片/ David J. Philip

研究表明 全球氣候變化可能會導致全球氣候變化 噴射流行為的轉變 在北美洲。 與哈維有關的洪水不尋常,部分原因是風暴在德克薩斯州停留的時間比任何其他颶風都要長。 因此,雖然我們目前的知識不允許我們將哈維的強度與氣候的任何特定變化聯繫起來,哈維的異常 在土地上拖延很長一段時間 可能是氣候變暖時全球流通轉變的一種表現。

同樣,9月2017期間大西洋盆地三重颶風的出現可能是氣候變化形成颶風的更有利條件的另一個潛在信號。

從氣候學的角度來看,這些異常極端的頻率和幅度,例如颶風哈維的陸地長時間或颶風伊爾瑪的極端強度,往往是研究人員最感興趣的。 這是因為這些極端事件是氣候變化的信號,可以與日常變化區分開來。

我們理解的局限

隨著氣候對颶風強度的直接影響,氣候對颶風的另一個可想像的影響是颶風軌道模式在未來氣候中的轉變。

原則上,全球空氣流通模式的變化可能會影響引導颶風運動的轉向流,就像被河流帶走的葉子一樣。 因此,與氣候變化相關的全球流通變化可能會引入另一種程度的颶風影響變化,我們必須將其考慮在內。

最近由威斯康星大學的詹姆斯·科辛(James Kossin)領導的一項氣候學研究提出了一個極右翼研究 颶風最大強度位置的移動 在氣候變暖。 但與颶風強度與周圍環境之間的聯繫不同,全球環流變化與颶風運動之間的聯繫目前難以量化。

雖然對颶風的研究讓我們很好地了解颶風如何在氣候變暖時發生變化,但衡量這種變化,特別是將一種特定颶風的獨特特徵與氣候變化聯繫起來,超出了目前的信心水平。

實際上,還有其他一些因素可能會強烈干擾颶風的發展,例如大氣溫度隨高度的變化。 這些因素直接影響颶風與周圍環境的相互作用。 然而,由於颶風發展(按天和周的順序測量)與數十年來發生的氣候變化之間的不同時間尺度,這些在氣候變化的背景下很難量化。

談話從科學家的角度來看,如果沒有刺激性,對氣候對颶風的影響缺乏了解是令人失望的。 另一方面,這些不確定性繼續激勵我們尋找颶風之間的任何可能的聯繫 - 包括它們的強度,頻率,形成時間和位置 - 以及氣候。 需要更好地了解颶風與氣候的關係,因為知識最終可以幫助社會服務。

Chanh Kieu,大氣科學助理教授, 美國印第安納大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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