不过,这个刹车的作用有强有弱 。当上层温暖海水比较薄的时候,台风卷起来的冷水比较冷,刹车作用就比较强;当上层温暖海水比较厚的时候,台风卷起来的冷水没那么冷,刹车作用就比较弱 。
这个过程依赖很多因素,缺乏定量数据,到底多厚的海水能对台风强度带来影响呢?
2010年,有科学计划进行了海陆空联合观测 。大家知道,台风在海上移动,它的核心区是天气极其恶劣的状态,飞机、轮船要追着台风进行观测,是很难的 。
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为了这项研究,科学家投入了很多资源,最后得出一个结论:在西北太平洋,台风确实能够卷起海洋下层的冷水,能卷起的最大厚度为80~100米 。其对台风的影响大约等同于上层80~100米海水混合后的平均温度 。
所以,如果人们在预测台风强度的时候,能考虑80~100米的海水温度,就比只考虑海洋表面的温度要更合理和准确 。
2013年我正在做关于气候变化问题的研究,但当年我在听那位老师做报告的时候,并没有听到他讲到的上述问题和全球变暖有什么关系 。
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全球变暖观测与预估结果
我马上就想到,在二氧化碳增加所引起的辐射中,海水表层的温度增加得比较快,下层增加得比较慢 。大家看,这两张图分别是历史观测的结果和模式预估的结果 。
因此我想我们不能仅仅以海水表层的温度去估计它对台风强度的作用,要对一些研究进行修正,否则就会高估海洋增温对台风的促进作用 。
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这个物理过程听起来好像很简单,但对于科研人员来说,痛苦才刚刚开始 。从2015年开始,我们经历了两年的时间,不断利用更新的观测资料,不断修正理论模型,不断改进模式框架,和审稿团队反复辩论、质疑、争论,最终估算出了一个现在看起来还算是比较合理的结果 。
后来,所有做数值模式预测未来台风变化的机构和人员,都开始考虑我们提出的机制,把台风和海洋的相互作用看成是预测台风发展趋势必不可少的因素 。
很多人都以为做全球变暖的研究就是拿一个数值模式甚至自己造一个数值模式去算,出来的结果五花八门,什么说法都有,其实并不是这样的 。
真正做气候变化的研究,特别是区域气候变化的研究,需要考虑的因素非常多,不仅仅是利用数值模式进行简单的模拟 。
原来的观测、理论、模拟可能可以用来做一些天气预报,比如台风路径的预报,但都缺乏对全球变暖这个变量的考虑 。当把这个变量加进去之后,全球气候会产生什么样的连锁反应,我们其实并不清楚,我们的认识还是缺失的 。
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所以我们是把全球变暖这一因素加到全球气候的理论框架当中,尽可能去考虑全球变暖到底会对哪些方面产生影响,从而构建更充分的理论基础 。
经常有人问我,你说得头头是道,好像很有道理,但你能验证你的说法吗?非常遗憾,气候研究是特别长时间尺度的趋势研究,很难像天气预报那样,一两天就可以给你看验证结果 。
最简单的气候预测也最少需要大半年甚至一年的时间去验证 。比如厄尔尼诺现象,预测结果半年到1年就能验证,但是从研究建模再到预测再到验证,最终这一切研究得到大家认可,经过了约10年的时间,而现代气候变暖的研究不过刚刚发展了30年 。很庆幸的是,我们现在已经逐渐有了一些可以验证的预测 。
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全球变暖预测对比
大家看这张图,上面是1989年美国科学家在《Nature》上发表的文章中的一幅图,当时他们预测全球变暖之后,地球上有的地方增温会很高,有的地方没有那么高的分布情况 。
图中可以看到,他们利用的数值模式粗糙到连大陆轮廓都看不清 。但是30年后我们根据过去50年分析得到的全球增温高低分布的情况 。所以,或许我们已经在全球变暖的区域气候变化上取得了很多潜在的研究成就,只是暂时没有办法验证而已 。
在我们做气候变化研究的这么多年里,始终有各种质疑伴随着我们,很多人都不相信我们的研究 。这也正常 。
其实,科学家每天都在经历各种质疑,科学的质疑与辩论是科学家与生俱来的特质 。从另一个角度来说,对全球变暖的质疑也是对大家进行现代科学研究范式的一种普及 。
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