为什么大风暴会带来更多的降雨?是的,变暖了,但也有风

连续三个飓风季节,创纪录降雨量的风暴在美国南部造成了灾难性的洪水:2017年的哈维,2018年的佛罗伦萨和2019年的伊梅尔达。

普林斯顿大学研究人员的一项新分析解释了为什么这种趋势可能会随着全球变暖而持续下去。研究人员在10月18日发表在《自然伙伴》杂志《气候与大气科学》上的一项研究报告中称,暖空气中较高的水分含量和风暴中不断增加的风速共同导致了更湿润的风暴。

“热带气旋发生频率和降雨量的潜在变化是美国洪水灾害的主要关注点,特别是在海湾和大西洋沿岸的城市地区,”合著者James Smith说,他是普林斯顿大学的William和Edna Macaleer工程和应用科学教授。“这项研究提供了一个重要的步骤,以了解降雨率块的问题;在这幅图中,在评估洪水灾害时应该仔细检查降雨量极端值的变化。”

这些结果有助于解决最近气候模拟研究中出现的一个难题。模型预测,到本世纪末,由于海平面温度上升带来的湿度增加,飓风降雨量的增加速度将是预期的两倍。普林斯顿大学的研究小组想要弄清楚是什么其他的力量导致了更潮湿的风暴。

“预计增长超过简单的理论给了我们一点不适,因为我们只信任我们的预测,我们可以理解他们,和他们在观察,”合著者Gabriel Vecchi说地质和普林斯顿环境研究所教授。

研究人员怀疑可能是风起了作用。气候模型还预测,随着气温升高,热带风暴的风力将增强,而观测研究表明,风力更强的风暴往往会产生更高的降雨量。维奇和他的同事们推断,海平面温度升高和更强的风暴结合在一起可以解释预测的降雨量增加。

为了验证这一假设,该研究的主要作者、土木与环境工程博士后研究员刘茂峰设计了一种方法来分离风速增加的影响:他根据风暴的风力强度,在不同的组中分别考虑风暴的降雨率。

对于热带气旋形成的6个海洋盆地,刘根据它们的最大持续风速将风暴分组:风速在每小时39至73英里之间的热带风暴;而在萨菲尔-辛普森飓风的1 – 5级中,4级和5级由于在这个强度级别上的风暴数量较少而聚集在一起。

刘用这种重采样的方法分析了4000多个模拟风暴在当前和未来气候条件下的情况。该方法显示,在每一个风暴强度类别中,随着气温上升,降雨量增加的速度与经典热力学(约7%)所预测的每摄氏度升温幅度一致。只有当所有强度的风暴都聚集在一起时,降雨量才会超过气温上升所带来的降雨量。

刘说:“我们发现,由于全球变暖,风暴对水蒸气的截留能力增加了,而且风暴越来越强,导致降雨量增加。”

维奇指出,几项研究表明,由于全球变暖,目前发生飓风“哈维”这样的风暴的可能性是现在的两倍。他说:“这项研究对未来做出了预测。”“但我们正在进行这种趋同,我们的观察开始显示,我们的模型已经预测了很长一段时间的降雨量增加,现在我们也有了一个清晰的理论理解,为什么它会发生。”

该研究的第四名合著者是托马斯·克努森(Thomas Knutson),他是美国国家海洋和大气管理局(U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration)位于普林斯顿Forrestal校区的地球物理流体动力学实验室的气象学家。这项工作得到了美国国家海洋和大气管理局(美国商务部)、美国国家科学基金会、美国国家航空航天局和普林斯顿大学碳减排计划的部分支持。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.princeton.edu/news/2019/10/29/why-are-big-storms-bringing-so-much-more-rain-warming-yes-also-winds

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