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厄尔尼诺竟能预报龙卷风爆发

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NOAA与合作单位近期发布的研究成果或将帮助我们更早地预报区域性龙卷风爆发

 

时间:2016年4月11日(周一)

撰文:Edward Pritchard(美国国家海洋和大气管理局大西洋海洋与气象实验室)(NOAA'sAtlantic Oceanographic and Meteorological Lab)

 

龙卷风是破坏力最强的自然灾害之一。近些年美国发生了多起高强度、大范围的龙卷风爆发(tornado outbreaks)事件,导致了巨大的生命与财产损失,2011年春季美国发生的那几场龙卷风更是刷新了多项纪录。基于现有的理论与技术,我们可以最早提前七天预报龙卷风与其他天气灾害。及早预报恶劣天气将为应急管理者、企业与公众提供更多的准备时间,以减少灾害带来的经济损失,保护民众安全。那么,科学家们怎样才能在龙卷风高发季节到来之前,更早、更准确地预测龙卷风发生的时间与影响范围呢?

最近,NOAA和迈阿密大学(University of Miami)的科学家们在《环境研究快报》( Environmental Research Letters)上发表了一篇文章,揭示了春季厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)模式与北大西洋海水表面温度变化间的耦合关系。该成果将提升对美国区域性龙卷风爆发的预测能力。

“我们的研究首次表明:热带太平洋与北大西洋春季最常出现的海水表面温度模式——ENSO与美国区域性龙卷风爆发的独特概率空间模式间存在联系,”文章的第一作者、NOAA大西洋海洋与气象实验室(NOAA’s Atlantic Oceanographic and Meteorological Lab,下文简称“AOML”)的海洋学家Sang-Ki Lee博士说道。

AOML以及合作单位迈阿密大学海洋与大气合作研究所(CIMAS,University of Miami)的科学家们调查了1950年到2014年间美国春季区域性龙卷风爆发的空间分布模式,以及它们与春季 ENSO位相间的关系。ENSO,也就是我们平常说的“厄尔尼诺-拉尼娜循环”是大西洋的一种自然气候模式。当厄尔尼诺发生时,较热的海水表面温度沿着热带地区扩散开来,而在“拉尼娜年”则恰恰相反:热带东太平洋表面被低温海水所控制。这样的水温变化会在大尺度大气过程中产生连锁反应,促进美国龙卷风爆发事件的形成。


研究者们着重探讨了ENSO事件的四种位相变化情况:持续到来年春季的冬季强ENSO事件,以及在冬季开始后很快消散的弱ENSO事件(两类ENSO事件中又各包含厄尔尼诺与拉尼娜事件,具体见图)。他们发现,弱厄尔尼诺往往会导致美国中西部以北地区于五月份发生龙卷风爆发事件,而强厄尔尼诺事件则会使龙卷风于2月在佛罗里达中部与墨西哥湾沿岸爆发。与此相对,弱拉尼娜事件发生时,龙卷风往往于5月在美国南部爆发,尤其是奥克拉荷马和堪萨斯地区;而强拉尼娜则会使龙卷风爆发区域转移至俄亥俄山谷、美国东南部与中西部以北地区,爆发时间仍为5月。

研究结果表明,这四种主要的春季ENSO位相变化都与美国区域性龙卷风事件的高发有关,而且每种情况对应的龙卷风分布模式与发生时间不尽相同。此外,四种ENSO情况中与龙卷风相关性最强的是持续时间较长的强拉尼娜事件,1974年的龙卷风“超爆”事件与2011年破纪录的龙卷风事件都发生在“强拉尼娜年”。

研究者们打算结合春季ENSO位相与北大西洋海水表面温度的变率来建立预报模型,预测龙卷风爆发的高危区域。借此模型,NOAA将提早对龙卷风爆发进行预警,之后,联邦政府、各州与地方部门可以及时制定预案,预先转移人员与财产,为应急工作做好准备。

尽管模型或能帮助我们进行预警,但我们仍须牢记一个重要的原则:无论ENSO处在何种状态,区域性龙卷风爆发可能会在任何一个季节到来,而且可能会出现在美国几乎所有的地方!即使在一个相对平静的季节里,一次龙卷风爆发事件也会带来巨大的生命与财产损失。因此,不管我们公布了什么样的季节预报结果,处于天气灾害高发区域的民众们一定要时刻做好预防准备。

该研究由“建模、分析、预报和规划”项目(Modeling, Analysis, Predictions, andProjections)与NOAA海洋与大气研究办公室所属“气候计划”办公室(NOAA's Climate Program Office in theOffice of Oceanic and Atmospheric Research)联合资助,并由NOAA气候预报中心(NOAA’s Climate Prediction Center)、大西洋海洋与气象实验室(AOML)与地球物理流体力学实验室(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory )合作完成。

 

 

翻译:胡砚泊

审稿:颜磊

http://research.noaa.gov/News/Ne ... nado-outbreaks.aspx


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