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如何科學地成為“雨神”,蕭敬騰看了都要直呼內(nèi)行

時間:2023-04-08 17:42   閱讀量:14257   

眾所周知,歌手蕭敬騰人送外號“雨神”,有人曾統(tǒng)計了他 2012 年 1 月到 2013 年 7 月的演唱會行程記錄,出行 43 天,就有 26 天下雨,雨天占比超過 60%,“雨神”的名號絕對是名副其實。國家氣象局竟在微博上公開關(guān)注了蕭敬騰,官方整活。最為“致命”。

不過,“雨神”始終還是一個調(diào)侃之詞,有專家認真分析后稱:與其說是“蕭天王”招雨,倒不如說他格外“貪戀”那些多雨的城市、多雨的日子 —— 他幾乎每次都是趕上當?shù)囟嘤甑臅r節(jié)開辦演唱會。

講到這里,或許你會好奇,為什么有的地方降水多,有的地方降水少,有的地方夏季降水多,有的地方冬季降水多?

圖 1 中國年降水量的空間分布

那么,接下來就讓我?guī)懔私庾匀唤缯嬲摹坝晟瘛薄狪TCZ。

01、什么是 ITCZ?

ITCZ 即熱帶輻合帶 / 赤道輻合帶。輻合帶,主要指的是風場的輻合,如北風遇上南風,東風遇上西風,這樣不同風向的氣流向同一個地區(qū)流動,就形成了氣流 / 風場的輻合。因此,赤道輻合帶,顧名思義就是風在赤道附近發(fā)生了輻合。具體來說,在南北半球兩個副熱帶高壓之間,從副熱帶高壓帶吹向赤道低壓帶的風(即南北信風氣流)通常會在海表溫度最高處(即氣壓最低處)輻合,形成熱帶輻合帶。

圖 2 2014 年 9 月位于東北太平洋的熱帶輻合帶

當赤道附近的信風邊界層風場發(fā)生輻合時,潮濕空氣對流上升,形成積雨云。在一定的條件下,這些積雨云組成對流云團,形成大范圍的上升運動,就會帶來比較明顯的降雨天氣。

圖 4 全球地表季風系統(tǒng)的地理分布。(b) 疊加降雨分析數(shù)據(jù)(CMAP)的干-濕指數(shù)值(據(jù)氣候預測中心)為正的區(qū)域 (1)

作為地球上最大、最重要的降雨帶,ITCZ 的移動控制著熱帶雨季的開始和持續(xù)時間,這直接影響中國、印度和澳大利亞等國家地區(qū)的季風降雨和天氣變化。當 ITCZ 在不同季節(jié)所處的南北半球位置有持續(xù)性的細微變化,很可能造成毀滅性的自然與文明大災難。歷史上約公元 9-10 世紀的瑪雅文明,就很有可能是因為 ITCZ 南移,造成中美洲長期干旱而崩解;中國許多朝代的興衰更替也可能與 ITCZ 的南北遷移有關(guān)。

那么,ITCZ 的位置變化是怎么影響降水的呢?

02、ITCZ 與降水

ITCZ 幾乎環(huán)繞地球一周,就像是系在地球上的一條腰帶,但這條“腰帶”的位置并不是一成不變的。隨著地球公轉(zhuǎn),太陽直射緯度發(fā)生季節(jié)性變化,南北半球的溫度也會有所差異。ITCZ 的年平均位置會根據(jù)北半球和南半球之間的溫度對比而發(fā)生改變,通常向變暖的半球方向移動 ,造成了 ITCZ 的季節(jié)性遷移。例如,在太平洋東部,夏季 ITCZ 移動到了北半球,冬季停留在南半球,就像是夏天的時候“腰帶”被提到胸前,冬天時又滑到膝蓋。

ITCZ 的季節(jié)性位移形成了我們熟知的季風 ,季風環(huán)流包括了夏季風和冬季風,對降水的影響主要決定于風所帶來的水汽。夏季風(東亞的東南季風、南亞的西南季風)由海洋吹向大陸,水汽充足,容易凝結(jié),形成降水。分布在大陸東岸的季風氣候夏季的特點就是高溫多雨。冬季風(東亞的西北季風、南亞的東北季風)由大陸吹向海洋,水汽少,不易凝結(jié)降水,干燥少雨。

我國就處于最典型的季風區(qū)之一,夏季受來自海洋的東南季風控制,冬季受來自西伯利亞-蒙古一帶的西北季風控制。中低緯度季風降水和信風強度的時空分布隨著 ITCZ 位置的遷移而變化,以響應太陽輻射的季節(jié)性和長期變化 。我國降水的季節(jié)變化特征是:降水集中于夏季,冬季降水比較少。我國東部地區(qū)的降水,主要受夏季風控制,夏季風從海洋上帶來豐富的水汽,登陸以后形成豐富的降水。冬季我國受冬季風控制,冬季風來自較高緯度的大陸,水汽比較少,不容易形成降水,因此我國降水夏季多冬季比較少。

03、ITCZ 與古氣候

ITCZ 是全球大氣環(huán)流的關(guān)鍵組成部分,控制著高低緯間降雨分配,影響全球近一半人口的生活。因此,解析地質(zhì)歷史時期 ITCZ 的移動規(guī)律及影響因素,對于預測未來氣候具有重要價值。

科學家們利用位于西太平洋暖池的巴布亞新幾內(nèi)亞東緣、近岸 1660 米的深海底所獲得的海洋沉積物巖芯的地球化學記錄,重建了 28 萬年以來西太平洋低緯度降雨帶的遷移歷史 ,發(fā)現(xiàn)其變化受到地球圍繞太陽的軌道周期控制,同時受到歐亞大陸的西伯利亞高壓影響;并指出同屬于東亞-澳大利亞季風系統(tǒng)的南澳大利亞夏季風,竟更受到地球自轉(zhuǎn)軸傾角影響,呈現(xiàn)顯著的四萬一千年(傾角)周期的律動。(不了解這個概念的同學可以翻看前前前幾次的推文:玩陀螺嗎?地球那么大的哦)

當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)軸傾斜角度較大時,冬季的北半球高緯地區(qū)吸收到的日照總量非常少,歐亞大陸的西伯利亞高壓會增強東亞冬季風強度,冬季風一路南下,穿過赤道,攜帶充沛水氣,將西太平洋低緯降雨帶推向更南方,為北澳大利亞帶來甘霖。相反,澳大利亞面積遠小于歐亞大陸,且地處中緯度,所以影響高緯地區(qū)的“傾角”軌道力,很難透過澳大利亞冬季風來影響東亞夏季風變化。

有研究對印太暖池西南邊緣鉆孔中浮游有孔蟲進行 δ18O 和 Mg / Ca 比值分析,重建了過去 41 萬年熱帶輻合帶南緣的降雨記錄 。與基于中國黃土重建的熱帶輻合帶北緣降雨記錄進行對比顯示,ITCZ 的南、北緣降雨在軌道傾角周期上呈反相位變化,表明過去 41 萬年 ITCZ 的緯向遷移受地球傾角支配。高的傾角加強了阿古勒斯海流和暖水團向北輸送,促進 AMOC 的加強,從而導致 ITCZ 向北遷移。

圖 5 熱帶輻合帶南、北緣降雨記錄對比

篇幅有限,對 ITCZ 的介紹點到為止。事實上,ITCZ 在全球氣候機制中扮演著非常重要的角色,科學家也在加大對其研究的力度。我相信終有一天,這位自然界的“雨神”會在我們面前揭下它的神秘面紗。

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來源: IT之家 編輯: 葉知秋

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