这个过程看似非常简单,好像是全球变暖了,海洋温度升高了,水汽更多了,所以台风强度会变得更强 。
【全球变暖的危害 全球变暖的危害图片】但真的这么简单吗?如果真的这么简单,为什么直到2005年美国科学家才在《Nature》上发表相关文章,证明台风的强弱变化的趋势和海水温度的升降有关呢?
当年为了找到比较确切的证据,科学家们从观测、理论和数值模拟上做了大量工作,最后才得出台风的变化趋势和海温确实有着非常明显的直接的关系 。那就是:全球变暖后,海温会升高,台风强度会变强 。
这种理论在2005年发表后,目前已被引用了3400多次,可以说,这一理论在全球变暖研究方面有非常大的影响力 。
为什么这些看似简单的结论却需要气候学家们费这么大的功夫去研究呢?最主要是因为,我们之前所看到的仅仅是现象,是一些定性的东西,而定量的证据,定量的结论我们是很欠缺的 。
2013年一个偶然的机会,我参加了一个会议,会上听一位老师提到了一个我之前完全不了解的现象:台风的风力非常强,它会把海洋下层的冷水给卷起来 。
台风自带“刹车”
大家知道,海洋上层因为直接受到太阳的辐射,所以水温较热,而下层水温较冷 。如果台风将海洋下层较冷的海水卷起来,那是不是意味着会抑制台风强度的进一步增加呢?就好像台风自带“刹车”一样 。
不过,这个刹车的作用有强有弱 。当上层温暖海水比较薄的时候,台风卷起来的冷水比较冷,刹车作用就比较强;当上层温暖海水比较厚的时候,台风卷起来的冷水没那么冷,刹车作用就比较弱 。
这个过程依赖很多因素,缺乏定量数据,到底多厚的海水能对台风强度带来影响呢?
2010年,有科学计划进行了海陆空联合观测 。大家知道,台风在海上移动,它的核心区是天气极其恶劣的状态,飞机、轮船要追着台风进行观测,是很难的 。
为了这项研究,科学家投入了很多资源,最后得出一个结论:在西北太平洋,台风确实能够卷起海洋下层的冷水,能卷起的最大厚度为80~100米 。其对台风的影响大约等同于上层80~100米海水混合后的平均温度 。
所以,如果人们在预测台风强度的时候,能考虑80~100米的海水温度,就比只考虑海洋表面的温度要更合理和准确 。
2013年我正在做关于气候变化问题的研究,但当年我在听那位老师做报告的时候,并没有听到他讲到的上述问题和全球变暖有什么关系 。
全球变暖观测与预估结果
我马上就想到,在二氧化碳增加所引起的辐射中,海水表层的温度增加得比较快,下层增加得比较慢 。大家看,这两张图分别是历史观测的结果和模式预估的结果 。
因此我想我们不能仅仅以海水表层的温度去估计它对台风强度的作用,要对一些研究进行修正,否则就会高估海洋增温对台风的促进作用 。
这个物理过程听起来好像很简单,但对于科研人员来说,痛苦才刚刚开始 。从2015年开始,我们经历了两年的时间,不断利用更新的观测资料,不断修正理论模型,不断改进模式框架,和审稿团队反复辩论、质疑、争论,最终估算出了一个现在看起来还算是比较合理的结果 。
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