新理论发现急流中的“交通堵塞”会导致反常的天气模式

研究解释了阻碍预测者的阻塞现象。

根据芝加哥两所大学的大气科学家的最新研究，天空有时也有其局限性。

5月24日发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究，为一种神秘的、有时致命的天气模式提供了一种解释。在这种天气模式下，环绕地球的全球气流在一个地区上空盘旋。研究人员说，和高速公路一样，急流也有一定的容量，当它超过时，堵塞的形式与交通堵塞非常相似——气候预测者也可以用同样的数学模型来模拟它们。

2003年的欧洲热浪、加州2014年的干旱和2012年的超级风暴桑迪(Sandy)的摇摆，让天气预报员感到意外——所有这些都是由一种叫做“阻塞”的天气现象引起的，这种现象被称为“阻塞”，在这种现象中，急流可以使天气系统停止向东移动。几十年来，科学家们对这一现象已经了解得很清楚，几乎只要他们对急流的了解就知道了——首先是由芝加哥大学的气象学家卡尔-古斯塔夫·罗斯贝发现的，但没有人对其发生的原因有一个很好的解释。

“众所周知，阻塞是很难预测的，这在很大程度上是因为没有令人信服的理论来解释它的形成和原因，”研究论文的作者、地球物理科学系的教授Noboru Nakamura说。

Nakamura和当时的研究生Clare S.Y. Huang正在研究急流，试图确定一套明确的阻塞测量方法，以便更好地分析这一现象。他们的新指标之一是测量急流的曲流。从数学角度看，中村意识到这个方程式和几十年前的交通工程师设计的交通拥堵几乎是一样的。

黄说:“事实证明，这条急流有‘天气流量’的能力，就像高速公路有通行能力一样，当它被超过时，阻塞就会表现为拥堵。”

就像汽车交通一样，当多条高速公路汇聚在一起时，移动速度会减慢，而由于地形如山脉或海岸，急流的速度也会降低。

Nakamura说，这个结果是一个简单的理论，它不仅能产生阻碍，还能预测它。他说，把交叉学科的联系称为“我的研究生涯中最意想不到的，但也很有启发性的时刻——是上帝给我的礼物。”

研究人员说，这种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的天气模式，包括哪些地区可能出现更多的干旱或洪水。

他们最初的研究结果表明，尽管气候变化可能会通过使急流更接近其容量而增加阻塞，但也会有区域差异:例如，太平洋可能在几十年里实际上会减少阻塞。

Nakamura说:“除非你明白为什么会发生这样的事情，否则很难预测任何事情，所以这种机械模型应该是非常有用的。”

与大多数现代气候科学不同的是，这个模型的计算简单:“这个方程抓住了一个不那么复杂的系统的本质，”黄说。