Các trận bão tuyết đầu tiên của 2015 nhìn từ không gian. NOAA / NASA, CC BY

Thoạt nhìn, hỏi xem kết quả hiện tượng nóng lên toàn cầu trong tuyết hơn có thể có vẻ như một câu hỏi ngớ ngẩn bởi vì rõ ràng, nếu nó được đủ ấm, không có tuyết. Do đó, deniers của biến đổi khí hậu đã sử dụng tuyết gần đây bãi để nghi ngờ trên một khí hậu ấm lên từ ảnh hưởng của con người. Tuy nhiên, họ không thể sai nhiều hơn.

Để hiểu được kết nối, chúng ta cần xem xét điều kiện nào tạo ra những trận tuyết lớn nhất. Sau đó, chúng ta có thể xem xét sự thay đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến những điều kiện đó, đặc biệt là nhiệt độ trong khí quyển và đại dương, trong mùa đông. Nghiên cứu các yếu tố này cho thấy có nhiều khả năng xảy ra bão tuyết lớn ở Bắc Mỹ nhưng độ dài của mùa tuyết đã bị thu hẹp do sự nóng lên toàn cầu.

Nhiệt độ Goldilocks

Có một câu nói rằng nó có thể được "quá lạnh để có tuyếtCÒN! Tất nhiên, đây là một huyền thoại nhưng thực tế nó có cơ sở vì bầu không khí bị đóng băng khi trời rất lạnh. Đó là bởi vì độ ẩm mà bầu khí quyển có thể giữ phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Trong điều kiện lạnh, tuyết có thể bao gồm các tinh thể rất nhỏ và đôi khi rất nhẹ và mịn và giống như kim cương bụi bụi.

Ngược lại, những trận tuyết rơi nặng nhất xảy ra với nhiệt độ bề mặt từ khoảng 28 ° F đến 32 ° F - chỉ dưới mức đóng băng. Tất nhiên, một khi nó được nhiều ở trên mức đóng băng, tuyết biến thành mưa. Vì vậy, có một "Goldilocks" thiết lập các điều kiện đó là vừa phải dẫn đến một cơn bão tuyết siêu. Và những điều kiện này đang trở nên nhiều khả năng vào giữa mùa đông do biến đổi khí hậu do con người gây ra.

Vật lý đằng sau hiện tượng này được chi phối bởi luật cơ bản điều đó cho chúng ta biết độ ẩm tối đa trong khí quyển tăng theo cấp số nhân theo nhiệt độ - nghĩa là, bầu khí quyển càng ấm, không khí càng giữ được nhiều hơi ẩm và do đó, càng có nhiều khả năng kết tủa.

Đối với hầu hết các điều kiện ở mực nước biển, có một quy tắc của ngón tay cái mà nói rằng không khí có thể giữ độ ẩm nhiều hơn 4% mỗi một độ Fahrenheit tăng nhiệt độ. Một số biến chứng đi vào như pha băng vào, nhưng chúng tôi đặt những dành cho bây giờ. Mà chuyển thành một sự khác biệt lớn về độ ẩm trên sự khác biệt nhiệt độ: Tại 50 ° F (10 ° C) khả năng chứa nước của không khí là gấp đôi ở 32 ° F (0 ° C) và ở 14 ° F (-10 ° C ) giá trị là chỉ 24% rằng ở 50 ° F.

nhiều ẩm

Trong thực tế, mối quan hệ này là cơ bản để tại sao trời mưa (hoặc tuyết).

Khi một mảnh không khí chứa hơi nước được nâng lên, nó sẽ chuyển sang áp suất thấp hơn, giãn nở và nguội đi. Tại một số điểm, nó không còn có thể giữ được nhiều độ ẩm và do đó độ ẩm ngưng tụ thành một đám mây và cuối cùng tạo thành mưa hoặc tuyết. Việc nâng không khí chủ yếu đến từ các cơn bão, đặc biệt là ở mặt trận ấm áp, khi không khí ấm áp di chuyển qua không khí mát hơn, hoặc mặt lạnh, khi không khí lạnh đẩy dưới không khí ấm hơn.

Trong tất cả các cơn bão, nguồn chính của lượng mưa là độ ẩm đã có trong bầu không khí lúc bắt đầu của cơn bão. độ ẩm này, như hơi nước, được thu thập bởi những cơn gió bão, đưa vào các cơn bão, tập trung và lắng đọng. Theo đó, nếu có nhiều độ ẩm trong môi trường, trời mưa (hoặc tuyết) khó khăn hơn.

Làm thế nào thực hiện điều này diễn ra khi nhiệt độ dưới mức đóng băng? Nhiệt độ trong khoảng Goldilocks từ khoảng 28 ° F và 32 ° F, kèm theo độ ẩm, có nghĩa là tuyết hơn: thực sự, lượng tuyết rơi 32 ° F sẽ có ít nhất gấp đôi ở 14 ° F. Nó có thể được nhiều hơn vì không khí sôi ấm và ẩm ướt cũng có thể đóng góp vào sự tăng cường của cơn bão chính nó.

Bão mùa đông gần đây và biến đổi khí hậu

Bão ngoài nhiệt đới ở dạng mùa đông và phát triển dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ, lớn nhất giữa các lục địa và đại dương lân cận.

Vào mùa đông, không khí khô lạnh qua Bắc Mỹ tạo thành một sự tương phản sắc nét với độ ẩm không khí tương đối ấm hơn Gulf Stream và Bắc Đại Tây Dương. Một không khí lạnh dẫn dịch phía nam của không khí lạnh, trong khi một mặt trận ấm áp dẫn đầu đề không khí ấm và ẩm ướt phía Bắc như nó tăng lên và tạo ra lượng mưa trong cơn bão.

Các môi trường mà trong đó tất cả các hình thức bão bây giờ là khác nhau hơn là chỉ 30 hoặc 40 năm trước Vì sự nóng lên toàn cầu. Những thay đổi trong thành phần không khí từ hoạt động của con người đã tăng carbon dioxide và các khí nhà kính giữ nhiệt khác, với mức độ carbon dioxide tăng hơn 40% kể về 1900 chủ yếu là từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch.

Kết quả mất cân bằng năng lượng làm ấm hành tinh của chúng ta. Và hơn 90% nhiệt đã đi vào các đại dương. Ngoài mực nước biển cao hơn - bằng hơn 2.5 inch kể từ 1993 - nhiệt độ mặt nước biển toàn cầu (SST) đã tăng lên bởi 1 ° F kể từ khoảng 1970. 

Vì vậy, các bộ nhớ của sự nóng lên toàn cầu là chủ yếu trong các đại dương. Tính trung bình, không khí trên các đại dương ấm hơn 1 ° F và ẩm bởi 5% kể từ các 1970 từ sự nóng lên toàn cầu. Trong Bắc Đại Tây Dương, đã có hiện tượng nóng lên và bề mặt nhiệt độ nước biển thêm hơn 2 ° F trên mức trung bình 1981-2010 (trong đó bao gồm một thành phần nóng lên toàn cầu) trên một rộng lớn kéo dài hơn 1000 dặm từ bờ biển của Bắc Mỹ. (xem hình, bên trên). Một số ấm áp thêm này có thể đã phát sinh từ việc không có nhiều hoạt động bão ở Đại Tây Dương vào mùa hè vừa qua.

Vào tháng Hai 5-6, 2010 tuyết "quả bom" xảy ra và dẫn đến những gì đã được đề cập ở các thời gian như "Snowmaggedon", được sử dụng bởi nhiều thượng nghị sĩ bảo thủ sự nóng lên toàn cầu và Al Gore. Tuy nhiên, đó là mùa đông và có nhiều không khí lục địa lạnh. Có một cơn bão ở đúng nơi. Và có nhiệt độ mặt nước biển cao bất thường trong nhiệt đới Đại Tây Dương - lên đến 3 ° F (1.5 ° C) so với bình thường - dẫn đến số tiền bất thường của độ ẩm được đưa vào các cơn bão. Và nó dẫn đến một lượng tuyết đặc biệt ở khu vực Washington DC.

NASA / NOAA

Đầu năm nay, giữa tháng 1 26-28, 2015, khu vực được nhắm đến bởi cơn bão mùa đông mới nhất, được gọi là Juno bởi một số người, ở xa hơn một chút về phía bắc. Cơn bão đang phát triển ở đúng vị trí để chạm vào độ ẩm cao trên đại dương và phát triển khi nó trải qua sự tương phản rõ nét giữa lục địa và đại dương tương đối ấm áp.

Trên ba feet tuyết rơi ở một số khu vực, điều kiện bão tuyết đã xảy ra ở New England, và biển nặng và xói mòn xảy ra ở các vùng ven biển liên quan đến mực nước biển cao hơn liên quan đến sự nóng lên toàn cầu.

Đi về phía trước, vào giữa mùa đông, khí hậu thay đổi có nghĩa là tuyết rơi sẽ gia tăng do khí quyển có thể giữ độ ẩm nhiều hơn 4% cho mỗi lần tăng 1 ° F trong nhiệt độ. Vì vậy, miễn là nó không ấm áp trên đóng băng, kết quả là một bãi chứa lớn hơn của tuyết.

Ngược lại, ở đầu và cuối mùa đông, nó ấm đủ rằng nó có nhiều khả năng mưa, vì vậy tổng tuyết rơi mùa đông không tăng. Quan sát độ che phủ tuyết ở Bắc bán cầu thực hiện tăng nhẹ vào giữa mùa đông (tháng tháng hai), nhưng tổn thất rất lớn vào mùa xuân (xem tuyết phủ hình trên). Đây là một phần trong xu hướng để mưa nặng hơn nhiều ở Mỹ (xem hình bên dưới), đặc biệt là ở phía đông bắc.

Đánh giá khí hậu quốc gia Hoa Kỳ

Nói cách khác: cho dù nóng lên gây ra nhiều hơn hoặc ít hơn lượng mưa thay đổi theo vùng, nhưng nó thay đổi sự cân bằng giữa tuyết và mưa. Miễn là nó sẽ nằm dưới mức đóng băng, các bãi tuyết lớn hơn, nhưng mùa tuyết co lại ở cả hai đầu của mùa đông. Vì vậy, có thêm thời gian dành mưa: trượt tuyết ở một số khu vực có lợi vào giữa mùa đông, nhưng với một mùa trượt tuyết ngắn hơn.

Bởi vì độ ẩm tăng lên trong cơn bão cũng có thể phản hồi và khuếch đại chính cơn bão, tuyết có thể dễ dàng được đặt hàng 10% trở lên từ thành phần biến đổi khí hậu.

Xem thêm:

Kevin Trenberth Trenberth, KE, 2011: Thay đổi lượng mưa với biến đổi khí hậu. Nghiên cứu khí hậu, 47, 123-138, doi: 10.3354 / cr00953. [PDF]

Có sự gia tăng mạnh trong cực hạn một ngày trong mùa lạnh từ tháng 10 đến tháng 3

Đánh giá khí hậu quốc gia dữ liệu nói điều tương tự.

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation.
Đọc ban đầu bài viết.

Lưu ý

Kevin Trenberth là một nhà khoa học cao cấp xuất sắc tại Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia. Ông đã tham gia rất nhiều vào Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (và chia sẻ giải thưởng Nobel Hòa bình ở 2007) và Chương trình nghiên cứu khí hậu thế giới (WCRP). Ông hiện đang chủ trì chương trình Trao đổi năng lượng và nước toàn cầu (GEWEX) theo WCRP. Ông đã vượt qua các bài báo tạp chí được giới thiệu về 200 và trên các ấn phẩm 460 và là một trong những nhà khoa học được trích dẫn nhiều nhất trong ngành địa vật lý.

Tuyên bố công bố: Kevin Trenberth nhận được tài trợ từ Bộ Năng lượng và Quỹ khoa học quốc gia.

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon