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新理论发现急流中的交通拥堵会导致异常的天气模式

根据芝加哥大学两位大气科学家的最新研究,天空有时会有其极限。

5月24日发表在“ 科学”杂志上的一项研究提供了一种神秘的,有时甚至是致命的天气模式的解释,其中射流,环绕地球的全球气流,在一个区域内停止。研究人员表示,与高速公路非常相似,喷射流具有容量,当超过时,堵塞形成与交通拥堵非常相似 - 气候预报员可以使用相同的数学模型对它们进行建模。

致命的2003年欧洲热浪,加利福尼亚2014年的干旱以及2012年超级风暴桑迪的震荡令所有人感到惊讶 - 所有这些都是由于被称为“阻塞”的天气现象引起的,其中喷射流蜿蜒,阻止天气系统移动向东。几十年来,科学家已经了解它,几乎只要他们已经知道喷射流 - 事实上是由芝加哥大学气象学家卡尔 - 古斯塔夫罗斯比首先发现的 - 但是没有人对它发生的原因有一个很好的解释。

研究的共同作者,地球物理科学系教授Noboru Nakamura表示,“阻塞是众所周知难以预测的,很大程度上是因为没有关于何时形成及其原因的令人信服的理论”。

Nakamura和当时的研究生Clare SY Huang正在研究喷射流,试图确定一组明确的阻塞测量值,以便更好地分析这种现象。他们的一个新指标是测量喷射流曲折的术语。从数学角度来看,Nakamura意识到这个方程几乎与几十年前运输工程师试图描述交通拥堵的方程式相同。

“事实证明,急流具有'天气交通能力',正如高速公路具有交通容量一样,当超过时,阻塞表现为拥堵,”黄说。

与汽车交通非常相似,当多条高速公路汇合并且由于山脉或海岸等地形导致喷射流速度降低时,运动减慢。

Nakamura说,结果是一个简单的理论,不仅可以再现障碍,而且可以预测它,它将跨学科联系称为“我研究生涯中最意想不到但最具启发性的时刻之一 - 真正是上帝的礼物”。

研究人员表示,这一解释可能不会立即改善短期天气预报,但它肯定有助于预测长期模式,包括哪些地区可能会出现更多的干旱或洪水。

他们的初步结果表明,虽然气候变化可能通过使射流更接近其容量来增加阻塞,但会出现区域差异:例如,太平洋实际上可能会看到几十年来阻塞减少。

“在你理解为什么会发生这种情况之前,很难预测任何事情,因此这种机械模型应该非常有用,”Nakamura说。

与大多数现代气候科学不同,这个模型在计算上很简单:“这个方程用一个不那么复杂的系统来捕捉本质,”黄说。

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