我们两极的天气越来越奇怪了

通过|2021年5月25日

新的研究表明,雷击和液体降水的增加将影响海平面和企鹅的栖息地。

企鹅在南极洲西南海岸沿着杜蒙迪瓦尔站的降雨。资料来源:Bruno Jourdain /Nicolas Jourdain / UGA/CNRS/IPEV

在地球的两极有一些奇怪的现象发生。虽然它们可能是一片严寒和强降雪的区域,但地球物理学的最新进展正暗示着这些看似死亡的荒地可能会复活——而且是以一种不令人愉快的方式。随着气候持续变暖,有证据表明,南极洲的液体降水增加,北极圈内闪电袭击增多。两篇新论文在《地球物理研究快报是了解这些新天气模式的前沿。

南极暴雨的频率和强度都在增加

Etienne Vignon和他的同事们研究了从横跨南极洲的十个观测站观测到的降雨数据。之所以选择这些站,是因为它们有一致的气象数据档案和地理分布:9个站位于南极洲的海岸线上,而1个站直接位于南极。这些数据首先被用来描述整个大陆的降雨行为。

虽然这些站点无法描述降雨量,但它们能够追踪降水事件的发生和特征。研究人员搜索了每个气象站的“雨天”记录,在他们的手稿中定义为“过去或现在的天气报告中至少有一次下雨或阵雨的任何一天”。用类似的方法发现了连续几天的细雨。

这是一幅横跨南极洲的十个观测站的地图,用于这项研究

总的来说,南极洲的大部分降雨都是在沿海地区。更具体地说,沿南极东部海岸的气象站报告的液体降水在每年0到22天之间,大部分发生在整个夏季。与此同时,在南极半岛的西北边缘,每年有50到93个雨天。然而,从2000年到2015年,这一趋势发生了逆转,因为在这段时间内,雨天的数量减少了。

虽然这项工作是了解南极洲降水行为的第一次尝试,但研究人员对未来感到好奇。因此,他们依赖于7个模拟的力量耦合模型相互比较项目第6期(CMIP6)——一个在地球物理学领域中使用的通用气候模型——以及他们在十个气象站收集的当前和历史数据。模拟分别在高碳排放情景和中间碳排放情景下进行。

根据该团队的模拟结果,所有的情景都说明了整个大陆降雨事件的频率和强度都在增加。在高排放情景下,南极洲每年的总降水量将增加27到70毫米。更具体地说,这一情景显示了降水增加的两个特定时期——从2015年到2034年和再次从2081年到2100年。在中间排放情景下,年平均降水量呈类似的正趋势,但幅度较小。

“和所有,雨将会增加在气候变暖应该没人会感到奇怪,但是这发生在这样一个寒冷的级大陆是感兴趣的,”Richard Bintanja说气候科学家和荷兰格罗宁根大学的教授没有参与这项研究,但研究降雨在北极。

北极闪电越来越常见

由罗伯特·霍尔兹沃思领导的西雅图和新西兰研究小组从全球闪电定位网络(WWLLN)获得了数据。闪电在无线电波频谱中产生10-15千赫的非常狭窄的能量爆发。当这些波在地面和电离层之间反射时,它们可以通过全球范围内极其灵敏的接收器被探测到。在他们的研究中,研究小组使用了来自全球地球物理研究所储存库的数据来研究从2010年到2020年的雷击。

霍尔兹沃思和他的同事们首先通过纬度对他们的分析进行隔离,在北纬65度以上的雷击都发生在北极。该团队进一步将数据时间限制在每年的6月至8月,因为他们发现,除了夏季,北极地区很少发生雷击。为了确保雷击的真实性(而不是另一种频率的无线电波),研究小组只分析了六个或更多WWLLN站点检测到的数据点。

2010-2020年北极地区雷击分布

研究人员发现,在整个夏季,北极地区的雷击次数呈上升趋势。为了进一步研究这种频率的增加,Holzworth和团队将他们的雷击数据与美国国家海洋和大气管理局的全球温度变化数据进行了比较。

虽然雷击和全球温度变化数据都显示出上升趋势(例如,北极雷击增多,全球温度变化增加),但研究小组计算出两者之间的显著相关性。

更大的问题是天气变化

这些趋势对两极意味着什么?首先,雨水对南极洲的影响会造成滚雪球般的后果。“降雨会加速积雪的融化,”维尼翁解释说。这种融化会造成不稳定,并使整个大陆的冰盖融化。此外,更强烈和常见的暴风雨可能会给阿德利企鹅幼崽带来更恶劣的生态环境——它们的羽毛还不防水,遇到风雨时可能会结冰。

另一方面,北极是航运船只的巨大门户。随着北极遭雷击次数的增加,这些船只被雷击的风险也在增加。该研究的主要作者霍尔兹沃思说:“随着海洋长期无冰,以及北极航运的增加,你将面临和低纬度地区同样的问题:当有很多人不知道闪电的威胁,这就成为了一个问题。”

这些研究是首次尝试描述两极独特天气现象的行为。了解和监测这些气象变化对于决定世界不同地区的相似行为如何演变至关重要。

参考文献:Etienne Vignon等人,南极洲降雨的现状和未来,地球物理研究快报(2021)。gl092281 DOI: 10.1029/2020引用自新闻稿;罗伯特H. Holzworth,等。,北极的闪电,地球物理研究快报(2021)。gl091366 DOI: 10.1029/2020引用自新闻稿