作者：约翰·艾伦，中密歇根大学气象学副教授。
2021年12月10日至11日晚，致命的龙卷风席卷了美国从阿肯色州到伊利诺伊州的各个社区，其持续时间和强度都非常不同寻常，尤其是在12月，包括美国总统在内的许多人都在问，气候变化可能在其中扮演了什么角色？以及在全球变暖的情况下，龙卷风是否会变得更加普遍？
这两个问题提出显然比回答起来容易，但科学家的研究正在提供新的线索。
我是一名大气科学家，研究龙卷风等强对流风暴与气候变化的影响。以下是迄今为止的科学研究结果。
气候模型还看不到龙卷风，但它们可以识别龙卷风的成因
为了了解不断上升的全球气温将如何影响未来的气候，科学家们使用复杂的计算机模型来描述整个地球系统，从吸收的太阳能量到土壤的反应，以及年复一年、季复一季之间的一切。
*美国国家海洋和大气管理局和俄克拉何马合作研究所的一名研究人员正在准备一个光探测和测距系统，以便在风暴边缘收集数据。
为了预测本世纪末地球的气候将如何变化，我们目前必须使用一个更宽泛的尺度。你可以把它想象成相机的变焦功能，可以看到远处的山。
你可以看到山上的整片森林，但单个的树木很难辨认，其中一棵树上的一个松果太小了，即使你放大图片也看不见。根据气候模型，物体越小，就越难被发现。
龙卷风和产生它们的强烈风暴远低于气候模型所能预测的典型规模。
我们所能做的是看看导致龙卷风的大规模成因。
造成严重风暴的两个关键因素是：(1)暖湿空气驱动的能量促进强烈的上升气流；(2)改变风速和风向，即所谓的风切变，这使得风暴变得更强、持续时间更长。
第三个因素更难识别，它是导致风暴形成的诱因，比如一个非常炎热的日子，或者一个冷锋。这个条件并非必须，并不是每一个有利的环境都会导致严重的风暴或龙卷风，前两个条件仍然更有可能导致严重的风暴。
通过使用这些成因来描述强烈风暴和龙卷风形成的可能性，气候模型可以传达给我们一些不断变化的风险。
风暴的状况可能会如何变化
对美国的气候模型预测表明，到21世纪末，形成严重风暴的因素总体可能性将会增加。其主要原因是，温度变暖伴随着大气中湿度的增加，增加了产生强烈上升气流的可能性。
全球气温上升正在推动季节性的重大变化，而我们传统上认为这些季节很少产生恶劣天气。
在秋季、冬季和早春，暖湿空气的强烈增加意味着将有更多的日子具有严重雷暴的潜在环境，当这些风暴发生时，它们有可能会强度更大。
关于频率和强度的研究
在较小的区域内，我们可以模拟这些未来气候下的雷暴，这让我们更接近于回答是否会形成严重的风暴。一些研究已经模拟了强烈风暴发生频率的变化，以便更好地理解这种变化对环境的影响。
在过去的几十年里，我们已经看到了一些数据，这些数据表明，在寒冷的季节，天气条件正朝着更有利于强烈风暴的方向转变，而夏季风暴形成的可能性正在降低。
对于龙卷风来说，事情会更加棘手。即使是对第二天的预报，也不能确定龙卷风会形成。只有一小部分在有利的环境中产生的风暴才会产生龙卷风。
使用模型预测表明，随着全球气温的上升，更强的、产生龙卷风的风暴更有可能发生，尽管其增强的程度比我们从风暴可用能量的增加中预期的要小。
气温上升1度的影响
关于气候变暖如何影响严重的风暴和龙卷风的生成，我们所知道的大多是区域性的，主要是在美国。并不是全球所有地区都将以相同的速度看到严重风暴环境的变化。
在最近的一项研究中，我和同事发现，北半球严重风暴环境的增长速度会更快，而在高纬度地区会更多。
在美国，我们的研究表明，气温每上升1摄氏度(1.8华氏度)，在春季、秋季和冬季有利于严重风暴生成的环境可能会增加14%至25%，其中冬季增加幅度最大。
这主要是由于温度升高导致风暴能量增加。记住，这是关于有利于形成风暴的环境的可能性数据，不一定是龙卷风。
这能用来解释12月的这次龙卷风吗？
2021年12月龙卷风的爆发，很难将任何像这次这样的单一事件归因于气候变化。厄尔尼诺南方涛动等短期影响也可能使情况变得复杂。
确实有迹象表明未来的风暴会更猛烈，但这对龙卷风的影响还有待研究。
（独家编译：科幻世界）
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