云的温室效应有助于热带风暴的起源

大学公园,爸爸。随着大西洋的热带风暴季节正在进行，并且已经进入希腊字母命名，更好的风暴路径预测已经允许及时撤离和准备。然而，据一个研究热带气旋起源的国际研究小组称，预测这些风暴的形成和增强仍然具有挑战性。

宾夕法尼亚州立大学气象学和大气科学助理研究教授小詹姆斯·鲁珀特(James H. Ruppert Jr.)说:“围绕飓风的形成和强化存在一些关键问题，这使得预测它们变得极其困难。”“我们对风暴形成的驱动过程还没有足够的了解。”

鲁珀特说，热带低气压是强飓风的弱前兆，通常被识别为弱低压区域的一团混乱的云团。

“热带低气压阶段通常是天气预报员第一次能够识别并开始跟踪风暴，”他说。

环境条件通常为这些低气压形成强烈热带气旋提供了一个狭窄的窗口。

鲁珀特说:“理解从萧条阶段到加剧的飓风的转变是我们所追求的。”

Image

飓风玛丽亚(2017)在飓风眼即将在多米尼加登陆时的卫星图像。

IMAGE: James H. Ruppert Jr. / Penn State

为了调查热带气旋的形成，研究人员观察了在大西洋和西太平洋形成的风暴。他们考虑了两场风暴，2013年的超级台风海燕和2017年的飓风玛丽亚。

研究人员发现，来自云层的红外辐射反馈产生了一种局部的温室效应，在热带低气压地区留住热量。含有大量水滴和冰晶的深云捕获了传出的红外辐射，使大气变暖。这种局部的变暖导致了风暴的抬升运动，这有助于完全饱和大气，增加海洋表面附近向内流动的风。只要风暴在赤道上或下几度以上，科里奥利效应就会使这些向内流动的风在地表附近形成环流。在表面蒸发的帮助下，这种循环逐渐加强，最终形成中央风眼，呈现出典型的强烈热带气旋的样子。

研究人员发现，云温室效应造成的局部变暖加速了海燕和玛利亚的形成。当他们在模型模拟中去除这种影响时，风暴要么形成得更慢，要么根本就没有形成。研究人员认为，云温室效应因此可能对许多热带风暴事件的形成起了作用。他们在今天(10月26日)的《美国国家科学院院刊》上报告了他们的研究结果。

鲁珀特说:“我们的最终目标是更好地预测热带气旋，而目前预测风暴的形成仍然非常困难。”“近几十年来，风暴路径预报有了很大的改进。大尺度风主要控制了风暴路径，对这些风的测量和预测能力大大提高，风暴路径预测取得重大进展。最初控制风暴形成和增强的小规模过程——这是我们的理解和观察能力仍然面临挑战的地方。”

参与这个项目的还有佛罗里达州立大学地球、海洋和大气科学系的助理教授Allison A. Wing;唐晓东，中国南京大学大气科学学院副教授;还有艾瑞卡·杜兰(Erika L. Duran)，她是亨茨维尔的阿拉巴马大学(University of Alabama)和美国宇航局短期预测研究与过渡中心(NASA short – Prediction Research and Transition Center)的研究员。

国家海洋与大气管理局、国家自然科学基金、国家重点研发项目、国家自然科学基金、美国国家航空航天局等资助了该项研究。