有的人将飓风或台风的破坏性归咎于气候变化;另一方面,有的人却不理会这些关联,认为极端天气是自然的一部分,与人类活动无关。虽然大多数科学预测都认为,气候变暖会使气旋变得更加强烈,但迄今为止,因为各种因素彼此交织,很难将气候变化对风暴严重程度的影响进行定量化。最近在《自然》杂志上发表的一项新研究表明,现有气候变化(自年以来世界平均气温升高1摄氏度)与风暴严重程度之间存在着一种关系。
来自加利福尼亚州大学伯克利分校的研究人员分析了美国三大风暴,卡特里娜飓风(Katrina),伊尔玛(Irma)和玛丽亚(Maria)的强度。他们根据已知的大气和海洋温度条件,通过计算机模拟了每个风暴,并对模型的参数进行了微调,直到能反映出实际飓风的强度和轨迹。一旦他们的模型准确地复制了年卡特里娜飓风,以及年9月的伊尔玛飓风和玛丽亚飓风,他们就能够调整温度变量来测试气候变化的影响力。
他们分别使用了前工业温度和实际条件进行模拟,当对两者进行比较时,结果显示,三个飓风的风速差异很小,但降雨量更高。对于这三场风暴,气候变化的影响使降雨量增加了5-10%(对于卡特里娜飓风,降雨量增加了4%至9%,伊尔玛飓风增加了6%,玛丽亚飓风的降雨量增加了9%)。这表明我们已经开始看到气候变化对热带气旋产生一些影响。
洪水,而不是强风往往造成旋风造成的最大破坏,并可能导致其他问题,如水传播后的疾病。
最坏的情况让降雨增加30%
政府间气候变化专门委员会(IPCC)概述中预测了不同气候变化情景下的未来气温,研究人员据此展开了进一步的模拟。他们测试了四种被称为“代表性浓度路径”(RepresentativeConcentrationPathways,RCP)的情景,对应于年温度平均上升4.9,3.0,2.4和1.5摄氏度。在每个RCP中,暴风雨的强度都显着增加。在未来的情景中,无论是哪一个RCP,该模型都强烈表明:风速增加,降雨增加。在最恶劣的气候变化情景下,一些地区的降雨量增加了30%,风速比当前的峰值快54公里/小时。
尽管他们的研究专门针对这三场风暴,但其结果与现有的假设是一致的。变暖可能已经对澳大利亚的气旋产生了影响。温度越高,大气中的水就越多:每升高1摄氏度,大气水蒸气都会增加7%。除了降雨量增加外,有证据表明,大气环流的改变正在导致气旋减速。在气候变化下,中纬度地区的温度正朝着两极转移,较慢的飓风有更多的时间在沿海城市形成更多的降雨。
城市天际线成为风暴的阻力
但气候并不是影响风暴强度的唯一因素。在《自然》杂志上发表的另一项研究表明,城市化对年哈维(Harvey)飓风期间德克萨斯州休斯敦的降雨量有显着影响。在那场风暴中,休斯敦地区降雨量超过毫米。研究人员表示,该城市的“粗糙度”(如建筑物和基础设施)对风暴系统造成拖累,使其减速,导致城市地区降雨量增加。如果有一个较粗糙的表面(例如城市),气团在接近城市的时候往往会减慢。由于阻力增加,低层会聚增加,上层发散增加,垂直速度增加。这些是重度降水的关键因素。
这项研究是基于哈维飓风的计算机模拟得出上述结论的。在一组模拟中,研究人员模拟了休斯敦的降雨量,并将休斯顿的天际线用耕地取代,对两者进行了比较。在城市环境的模拟下,降雨量比耕地条件多了毫米。
除了获得更高的降雨量外,城市基础设施还影响了排水。在其他条件不变的情况下,城市不透水的表面将阻挡雨水渗入地下,从而加剧洪水。