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《自然—地球科学》:模拟研究提出季风新解释

美国科学家的一项最新研究,提出了季风形成的新解释。研究人员认为,有必要对300多年来确立的季节性大风和降雨模式进行彻底的检查和修正。相关论文7月6日在线发表于《自然—地球科学》(Nature Geoscience)。
传统的季风形成理论由英国天文学家和数学家Edmond Halley(哈雷彗星以他的名字命名)于1686年提出。在他的模型中,季风被看作大规模的海风循环,而它的驱动力源自陆地和海洋表面不同的比热容——当被日光加热时,较热的地表和较冷的洋表间存在温度差异。
美国加州理工学院环境科学与工程副教授Tapio Schneider解释说,“这种循环会形成转向单元(overturning cells),其中经赤道流向夏半球温暖陆表的空气会上升,而从赤道高空流回的空气在冬半球下沉。”
而在最新研究中,Schneider和美国国家大气研究中心(NCAR)的Simona Bordoni提出了一种不同解释。通过计算机生成的、有水覆盖的假设陆地来模拟季风形成,他们二人发现,陆地和海洋的热容差异并非必需的。相反,季风是由热带环流和中纬度大气中生成的大规模湍流涡旋相互作用引起的。这些涡旋的跨度可达到300英里,它们构成的系统“统治”着中纬度的气候。
Schneider表示,“这些涡旋基本上是闯入热带环流的气流波动。它们会像海浪冲上海滩一样被削弱,但这会同时改变热带环流。环流、与之相关的上层大气风型以及这些气流波的传播特性三者之间存在着相互反馈,从而使热带环流能够迅速地变化。”这一切能够快速生成大的表面风和猛烈降水——季风的典型特征。
Bordoni补充道,“这些反馈为我们提供了一种关于季风‘进攻’迅速的解释,这是长久以来存在于季风传统认识中的一个谜团。”因为陆地和海洋的显著温度差异只能由阳光缓慢地加热产生。
Schneider表示,尽管新的结果无法即刻改进季风天气预报,“但从长远看,更好地理解季风将有助于科学家根据半经验模型作出更准的预测。当然,这还需要进行更多的研究工作。”
(《自然—地球科学》(Nature Geoscience),doi:10.1038/ngeo248,Simona Bordoni Tapio Schneider)
(来源:科学网 2008-07-23)