夏日的雷暴天氣
美國麻省理工學院的一項新研究發現，氣候變化正在改變大氣中的能量，從而加劇夏季天氣的變化，這可能導致北半球中緯度地區（包括北美洲、歐洲和亞洲）發生更強的雷暴，也可能帶來更多沉悶的天氣，引發空氣質量問題。研究成果發表在《美國國家科學院院刊》上。
研究顯示，全球氣溫上升，特別是北極地區的氣溫上升，正在重新分配大氣中的能量，具體表現為：更多的能量用於雷暴和其他局部對流過程，而更少的能量用於夏季溫帶氣旋。
論文作者、麻省理工學院地球、大氣和行星科學系研究生Charles Gertler說：“溫帶氣旋能使空氣和空氣汙染得到流通，因此，隨著夏季溫帶氣旋的減弱，城市地區的空氣質量可能會更差。”除了帶來城市空氣質量問題，也會帶來更具破壞性的雷暴、持續更長時間的熱浪以及更為停滯的大氣。
與颶風等更猛烈的熱帶氣旋不同，溫帶氣旋是發生在地球熱帶極地的大型天氣系統。溫帶氣旋沿著鋒面產生迅速的溫度和溼度變化。冬季，溫帶氣旋會突然出現在北美洲東北方；夏季，它們可以帶來多雲、小陣雨、大陣風、雷暴等各種天氣狀況。
溫帶氣旋是由大氣的水平溫度梯度——南北兩個緯度之間的平均溫度差而產生的。這種溫度梯度和大氣中的水分在大氣中產生一定的能量，可以為天氣事件提供動力。例如，北極和赤道之間的梯度越大，溫帶氣旋就會越強。
近幾十年來，北極地區的變暖速度比其他地區都快，實際上縮小了大氣的水平溫度梯度。Charles Gertler和O’Gorman對記錄下來的氣候觀測數據進行全球再分析，即ERA中期再分析，這是一個自20世紀70年代以來一直在收集全球可用衛星和氣象氣球溫度和溼度測量數據的項目。根據這些測量結果，該項目可以在大氣層的各個高度產生全球估算溫度和溼度網格。
根據這一估算網格，研究小組將重點放在北半球和緯度在20到80度之間的地區。他們測量了這些地區從1979年到2017年每年6月、7月到8月的平均夏季溫度和溼度。然後，他們將每年夏季的平均溫度和溼度輸入到麻省理工學院開發的一種算法中，該算法根據相應的溫度和溼度條件估計大氣中可用的能量。
論文第二作者O’Gorman說：“我們可以看到這些能量多年來如何上升和下降，我們還可以估算出用於對流的能量有多少，而這種能量可能表現為雷暴或者溫帶氣旋這樣的大規模環流。”
他們發現，自1979年以來，大型溫帶氣旋的可用能量減少了6%，而用於雷暴的能量則增加了13%。
他們的研究結果與北半球最近的一些證據相吻合，表明與溫帶氣旋有關的夏季風隨全球變暖而減弱。來自歐洲和亞洲的觀測也顯示出對流降雨的加強，如雷暴。
Gertler說，“這是第一次將大氣層的平均變化與這些次級時間尺度事件緊密聯繫起來。因此，我們提出了一個統一的框架，將氣候變化與天氣變化聯繫起來。”
展望未來，研究人員希望能夠進一步解決這個問題，看看氣候變化如何影響世界上更多地區的天氣。
“我們想知道大氣中可用能量的變化情況，並將趨勢在地圖上標識出來。”O’Gorman說，“這需要進一步研究。”
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