北卡羅來納州達(dá)勒姆——通過利用流行的天氣預(yù)報(bào)模型，杜克大學(xué)的環(huán)境工程師已經(jīng)證明，相對(duì)較小的土地特征的鮮明對(duì)比在當(dāng)?shù)靥鞖獍l(fā)展中起著巨大的作用，而這反過來又會(huì)影響更大的氣候趨勢。該研究表明，添加此類目前在氣候和天氣預(yù)報(bào)模型中被忽視的詳細(xì)數(shù)據(jù)，應(yīng)該會(huì)使此類預(yù)測更加準(zhǔn)確。
結(jié)果于 10 月 27 日在線發(fā)表在模擬地球系統(tǒng)進(jìn)展雜志(JAMES) 上。
杜克大學(xué)土木與環(huán)境工程助理教授納撒尼爾·錢尼 (Nathaniel Chaney) 說：“我們的研究表明，城市旁邊的農(nóng)田或森林旁邊的湖泊等景觀異質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)大的雷暴。”
“使這一點(diǎn)變得重要的是，這些模式發(fā)生的規(guī)模小于我們可以包含在當(dāng)前全球模型中的規(guī)模，”在 Chaney 實(shí)驗(yàn)室工作的博士后助理、該論文的第一作者 Jason Simon 補(bǔ)充道。
無論是進(jìn)行長期全球氣候預(yù)測還是短期天氣預(yù)測，氣候?qū)W家和氣象學(xué)家都會(huì)求助于少數(shù)全球模型(例如，美國使用全球預(yù)報(bào)系統(tǒng))。這些模型的局限性之一是它們進(jìn)行計(jì)算的規(guī)模。為了避免數(shù)月的模擬運(yùn)行時(shí)間，這些模型將地球表面分成每邊 10 到 100 公里(62.1 英里)的方格。溫度、風(fēng)速和濕度等變量在這些盒子的角相交的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上直接計(jì)算，但對(duì)它們之間的所有空間進(jìn)行插值或平均。
“點(diǎn)之間的距離很大，其中有很多模式會(huì)自行引起變化，”西蒙說。“這是被遺漏的天氣的整個(gè)方面。如果它涉及云，那么它將對(duì)全球范圍內(nèi)與氣候變化相關(guān)的能量平衡產(chǎn)生巨大影響。”
在他們的研究中，Chaney 和 Simon 使用了更高分辨率的天氣模型，即天氣和研究預(yù)測模型 (WRF)，以了解 100 米空間分辨率下土壤水分的明確變化對(duì)云形成的影響。他們?cè)谌齻€(gè)夏天的日子里專注于俄克拉荷馬州中北部的一個(gè) 100 公里長的盒子，考慮到景觀模式，例如，小湖泊和河流位于森林或被雷暴侵襲的平原旁邊。從特定日期獲取實(shí)際地面數(shù)據(jù)確保了他們使用的小尺度特征是真實(shí)世界的準(zhǔn)確表示。
運(yùn)行模擬后，結(jié)果表明，這些尺度上景觀的顯著差異會(huì)對(duì)云的形成產(chǎn)生不成比例的巨大影響。例如，一個(gè)較冷、較潮濕的地區(qū)旁邊的較干燥、較熱的地區(qū)——比如平原和城市交匯的地區(qū)——將在干燥和潮濕地區(qū)之間產(chǎn)生表面大氣壓差，從而觸發(fā)大氣中的二次循環(huán)。反過來，這些環(huán)流導(dǎo)致云的形成增強(qiáng)。
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