氣候變化可能導致更大的大氣層河流

來自專欄博科園

一項由美國航天局領導的新研究表明，氣候變化可能會在本世紀末加劇全球大部分地區的極端天氣現象，同時也會略微減少它們的數量。新研究項目的大氣河流將比我們今天觀測到的更大、更寬，從而導致受影響地區的更頻繁的大氣河流狀況。這項研究的主要作者Duane Waliser說：研究結果表明，在目前的溫室氣體排放量以目前的速度持續下去的情況下，到21世紀末，全球大氣河流的數量將減少大約10%。

然而，大氣中的河流平均會比現在寬約25%，而大氣河流的全球頻率——像大雨和大風——實際上會增加大約50%。研究結果還表明，最強烈的大氣河流風暴的頻率預計將增加近一倍。大氣中的河流是長而窄的氣流，從熱帶向地球的大陸和極地地區輸送大量的水蒸氣。這些「天空中的河流」一般從250英里到375英里(400到600公里)寬，並且以水蒸汽的形式攜帶著大量的水——大約有25條密西西比河。當大氣河流登陸時，特別是在山地地形(如內華達山脈和安第斯山脈)，它會釋放大量的水蒸汽，形成雨或雪。

這些風暴系統是平均的，在地球上任何時候都有大約11個。在全球許多地區，它們帶來了急需的降水，是每年淡水供應的重要貢獻。然而，更強的大氣河流——特別是那些在陸地上失速或在雪堆上產生雨水的河流——會導致災難性的洪水。大氣中的河流出現在衛星圖像上，包括來自一系列實際的大氣河流風暴的數據，這些風暴席捲了美國西海岸，並在2017年初造成了嚴重的洪水。迄今為止，關於大氣河流的氣候變化研究大多局限於兩個特定區域，即美國西部和歐洲。

通常使用不同的方法來識別大氣中的河流和不同的氣候投影模型，這意味著從一個角度來看，結果不能與另一個相比。該研究小組試圖提供一種更精簡和全球性的方法來評估氣候變化對大氣河流風暴的影響。這項研究依賴於兩項資源：一套常用的21世紀全球氣候模型預測，用於政府間氣候變化委員會最新評估報告，以及一種全球大氣河流檢測演算法，該演算法可用於氣候模型的輸出。該演算法由研究小組成員早期開發，從模型模擬的每一天中識別出大氣中的河流事件，量化它們的長度、寬度以及它們傳輸的水汽量。

該團隊將大氣河流檢測演算法應用於20世紀末的實際觀測和模型模擬。對比數據表明，這些模型為20世紀後期的氣候提供了相對真實的大氣河流。然後他們將該演算法應用於21世紀晚期的氣候預測模型。在此過程中，他們能夠將大氣河流的頻率和特徵與未來氣候的預測進行比較。研究小組還對該演算法進行了測試，該演算法採用了一種不同的氣候模型，假設溫室氣體排放的比例會更加保守。他們發現了相似的，雖然不那麼劇烈的變化。綜合考慮這兩種氣候情況，表明氣候變暖程度與大氣河流狀況的頻率和嚴重程度有直接聯繫。

這項研究的意義有兩方面：首先，了解這些大氣河流事件在未來氣候條件下可能發生的變化，使科學家、水資源管理者、利益攸關者和居住在易受氣候變化影響的地區的公民得以生存。加州大學默塞德分校的博士後、該研究的第一作者Vicky Espinoza說：考慮到這些極端降水事件可能帶來的潛在影響。其次，該研究及其方法為研究全球層面的大氣河流提供了一種急需的、統一的方法，這說明了分析和比較以前不存在的大氣河流的基礎。

整個模型的數據通常都是一致的——都支持預測大氣中的河流環境與氣候變暖有關，並將在未來增加；然而，來自加州大學聖地亞哥分校的作者Marty Ralph指出，還有很多工作要做。雖然所有的模型項目都增加了大氣中河流的頻率，但結果也說明了這一關鍵現象的氣候預測細節的不確定性。這凸顯了我們需要更好地理解為什麼模型的大氣環流表現會有所不同。這項名為「全球氣候變化預測對大氣河流影響分析」的研究最近發表在《地球物理研究快報》期刊上。

博科園-科學科普｜參考期刊：地球物理研究快報｜來自：NASA