在全球變暖的未來(lái)臺(tái)風(fēng)會(huì)變得更強(qiáng)更大嗎？
清華大學(xué)地學(xué)中心林巖鑾副教授在《自然-通訊》以第一作者發(fā)表論文
首次發(fā)現(xiàn)相對(duì)海溫是控制臺(tái)風(fēng)大小的主要因素
清華新聞網(wǎng)3月13日電 日前，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心林巖鑾副教授研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)海溫而不是傳統(tǒng)認(rèn)為的絕對(duì)海溫是控制臺(tái)風(fēng)大小的主要因素，這意味著在全球變暖的未來(lái)，臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度會(huì)增加，但臺(tái)風(fēng)不會(huì)變大。3月12日，林巖鑾以第一作者和通訊作者在《自然-通訊》（Nature Communications）上，發(fā)表了題為“相對(duì)海溫控制臺(tái)風(fēng)降水面積”（ Tropical cyclone rainfall area controlled by relative sea surface temperature）的研究論文。美國(guó)普林斯頓大學(xué)的趙明研究員和紐約石溪大學(xué)的張明華教授是該論文的合作者。
臺(tái)風(fēng)是地球上造成巨大破壞的主要自然災(zāi)害之一。目前對(duì)臺(tái)風(fēng)的研究主要集中在臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度，也就是最大風(fēng)速上。但臺(tái)風(fēng)的破壞力不僅受其強(qiáng)度影響，臺(tái)風(fēng)的降水或大風(fēng)的范圍，也就是臺(tái)風(fēng)大小，也是影響臺(tái)風(fēng)破壞力的一個(gè)主要因子。例如，颶風(fēng)桑迪（Sandy）在美國(guó)東海岸登陸時(shí)，雖然強(qiáng)度只有一級(jí)（其最大風(fēng)速為35米/秒），但其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失卻高達(dá)500億美元，位列美國(guó)有史以來(lái)第六位。其主要原因是桑迪的大風(fēng)半徑（風(fēng)速>17米/秒）達(dá)到了驚人的1610公里，這帶來(lái)了大范圍高達(dá)3米的風(fēng)暴潮。雖然科學(xué)家對(duì)臺(tái)風(fēng)的形成以及維持機(jī)理已經(jīng)有比較好的理解，但什么因素影響臺(tái)風(fēng)的大小至今仍然是謎。隨著數(shù)值預(yù)報(bào)的進(jìn)步，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑的預(yù)報(bào)也有了很大進(jìn)步，但臺(tái)風(fēng)的大小目前依然基本無(wú)法預(yù)報(bào)。
臺(tái)風(fēng)大小的觀(guān)測(cè)也非常困難，目前各國(guó)臺(tái)風(fēng)中心只發(fā)布臺(tái)風(fēng)位置和強(qiáng)度的信息，而沒(méi)有臺(tái)風(fēng)大小的信息。林巖鑾及其合作者利用20多年的衛(wèi)星觀(guān)測(cè)資料和最佳臺(tái)風(fēng)路徑資料，結(jié)合多種圖像處理方法，在分析了兩千多個(gè)臺(tái)風(fēng)降水范圍后，發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)降水范圍（度量臺(tái)風(fēng)大小的一個(gè)重要指標(biāo)）和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度沒(méi)有明顯的關(guān)系，而主要受臺(tái)風(fēng)所處環(huán)境的相對(duì)海溫（臺(tái)風(fēng)所處環(huán)境的海溫減去熱帶平均海溫，在未來(lái)全球變暖情景下，海溫增加在空間上是比較均一的，因此相對(duì)海溫基本不變）控制。
上圖顯示臺(tái)風(fēng)降水范圍和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度（橫軸）和相對(duì)海溫（縱軸）的關(guān)系，可以看到臺(tái)風(fēng)降水范圍基本不隨臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化，但隨相對(duì)海溫增加有明顯的變大。
這背后的主要原因是在熱帶海洋地區(qū)，在相對(duì)海溫高的地方，由于對(duì)流發(fā)展導(dǎo)致大氣中層相對(duì)比較潮濕。當(dāng)臺(tái)風(fēng)移入一個(gè)相對(duì)海溫高的區(qū)域后，臺(tái)風(fēng)的降水范圍在大氣中層相對(duì)濕度高的環(huán)境下會(huì)向外擴(kuò)張，臺(tái)風(fēng)也隨之變大。反之，當(dāng)臺(tái)風(fēng)移入一個(gè)相對(duì)海溫低的區(qū)域后會(huì)趨于縮小。這也是為什么西北太平洋的臺(tái)風(fēng)要比東太平洋的臺(tái)風(fēng)大的一個(gè)主要原因。
50公里分辨率的全球氣候模式也模擬出了臺(tái)風(fēng)降水范圍對(duì)相對(duì)海溫的依賴(lài)性。氣候模式模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)臺(tái)風(fēng)降水范圍在全球平均變暖兩度和四度的情況下基本不變。林巖鑾等人的研究揭示了在未來(lái)全球變暖的情況下，臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度有所增加，但臺(tái)風(fēng)的大小基本不變，因?yàn)殡m然全球溫度升高了，但相對(duì)海溫基本不變（比如每個(gè)地方都增加兩度，相對(duì)增加等于零）。同時(shí)，未來(lái)臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的洪澇破壞將主要來(lái)自于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和降水強(qiáng)度的增加，而不是來(lái)自于臺(tái)風(fēng)降水范圍的增加。
附 文獻(xiàn)鏈接：
Lin, Y., M. Zhao, M. Zhang: Tropical cyclone rainfall area controlled by relative sea surface temperature. Nat. Commun. 6:6591 doi: 10.1038/ncomms7591 (2015).
http://www.nature.com/ncomms/2015/150312/ncomms7591/full/ncomms7591.html
供稿：地學(xué)中心 編輯：蕾蕾
