Dinamika fluida telah menemui undang-undang skala, formula matematik yang berkaitan dengan saiz peristiwa menyekat kepada lebar, latitud, dan kekuatan aliran jet, yang semuanya dikaji dan diukur dengan baik. (Kredit: P. Hassanzadeh / Beras)

"Tindakan menyekat" telah menghasilkan beberapa gelombang panas yang paling dahsyat pada abad 21. Sistem cuaca bertekanan tinggi yang terhenti ini akan meningkat berikutan perubahan iklim, penemuan penyelidikan.

Peristiwa menyekat atmosfera adalah latitud tengah, sistem tekanan tinggi yang tinggal di tempat selama beberapa hari atau minggu. Bergantung pada masa dan di mana mereka membina, menyekat peristiwa boleh menyebabkan kemarau atau hujan lebat dan gelombang haba atau mantra sejuk. Kegiatan menyekat menyebabkan gelombang haba yang mematikan di Perancis di 2003 dan di Rusia di 2010.

Menggunakan data dari dua set simulasi model iklim yang komprehensif, para penyelidik mendapati bahawa kawasan menghalang peristiwa di hemisfera utara akan meningkat sebanyak 17% disebabkan oleh perubahan iklim antropogenik.

Akankah menghalang acara menjadi lebih besar?

Pedram Hassanzadeh, penolong profesor kejuruteraan mekanikal dan sains bumi, alam sekitar dan planet di Rice University, menggunakan model komputasi, matematik, dan statistik untuk mengkaji aliran atmosfera yang berkaitan dengan pelbagai masalah dari peristiwa cuaca ekstrem kepada tenaga angin.

Beliau berkata para penyelidik semakin berminat mempelajari bagaimana perubahan iklim boleh menjejaskan peristiwa menyekat, tetapi kebanyakan kajian telah menumpukan perhatian sama ada peristiwa menyekat akan menjadi lebih kerap kerana suasana hangat kerana pelepasan gas rumah hijau.

"Pengajian pada masa lalu telah melihat sama ada anda mendapat lebih banyak peristiwa menyekat dengan perubahan iklim," katanya. "Soalan yang tiada siapa yang ditanya ialah sama ada saiz acara ini akan berubah atau tidak.

"Dan ukurannya sangat penting kerana peristiwa menyekat lebih memberi kesan apabila mereka lebih besar. Sebagai contoh, jika sistem tekanan tinggi menjadi lebih besar, anda akan mendapat gelombang haba yang lebih besar yang memberi kesan kepada lebih ramai orang, dan anda mungkin akan mendapat gelombang haba yang lebih kuat. "

Satu 'keputusan yang ringkas'

Ebrahim Nabizadeh, seorang pelajar siswazah kejuruteraan mekanikal di Rice's Brown School of Engineering, ditujukan untuk menjawab soalan dua tahun yang lalu. Menggunakan pendekatan pemodelan hierarki, dia memulakan dengan eksperimen pada model pergolakan atmosfera yang jauh lebih mudah daripada suasana sebenar.

Model mudah, yang menangkap dinamika asas peristiwa menghalang, membolehkan Nabizadeh melakukan banyak penjelajahan. Membuat sedikit perubahan dalam satu parameter atau yang lain, dia berlari beribu-ribu simulasi. Kemudian dia menggunakan teknik analisis dimensi yang kuat yang dipanggil teorem Buckingham-Pi, yang sering digunakan dalam merekabentuk sistem kejuruteraan yang besar dan kompleks yang melibatkan aliran bendalir, untuk menganalisis data.

Matlamatnya ialah mencari undang-undang skala, formula matematik yang menggambarkan saiz peristiwa menyekat menggunakan pembolehubah yang saintis iklim sudah belajar dan memahami. Nabizadeh bermula dengan undang-undang skala yang telah dibangunkan untuk meramalkan saiz corak cuaca sehari-hari, tetapi dia mendapati bahawa tidak ada pembolehubah yang meramalkan untuk menyekat peristiwa.

Kegigihannya akhirnya berbaloi dengan formula mudah yang mengaitkan kawasan menyekat peristiwa kepada lebar, garis lintang, dan kekuatan aliran jet, yang semuanya telah dikaji dan diukur dengan baik.

"Saya memberi ceramah mengenai perkara ini baru-baru ini, dan salah seorang daripada mereka datang kemudian dan berkata, 'Ini ajaib, bahawa kuasa-kuasa ini menambah dan tiba-tiba anda mendapat jawapan yang betul.' Tetapi ia mengambil banyak kerja oleh Ebrahim untuk mendapatkan hasil yang ringkas ini, "katanya.

Menatap nombor-nombor

Pada satu ketika, Nabizadeh telah menganalisis data dari banyak simulasi dan menghasilkan perbandingan yang menyertakan halaman pada halaman angka, dan Hassanzadeh mengatakan penemuan undang-undang berskala telah digalakkan oleh sumber tidak mungkin: garis di pejabat lesen memandu.

Hassanzadeh dan Nabizadeh mendapat lesen mereka selama seminggu, dan mereka mempunyai masa yang cukup untuk mengkaji hasil sementara mereka menunggu. "Anda perlu duduk dan anda tidak perlu berbuat apa-apa," kata Hassanzadeh. "Jadi setelah melihat bilangan ini berjam-jam, kami menyedari ini adalah langkah yang betul."

Mereka juga membandingkan hasil model mudah dengan keluaran model dan cuaca yang semakin kompleks di bumi. Nabizadeh berkata undang-undang berskala meramalkan perubahan dalam saiz peristiwa menyekat musim sejuk pada masa depan dalam simulasi model iklim yang komprehensif dengan ketepatan yang luar biasa.

"Ia lebih baik untuk acara musim sejuk daripada musim panas kerana alasan yang belum kita fahami," kata Nabizadeh. "Hasil kami mencadangkan kajian masa depan harus menumpukan perhatian pada pemahaman yang lebih baik di musim panas dan juga bagaimana peristiwa penghalang yang lebih besar mungkin mempengaruhi saiz, magnitud, dan kegigihan peristiwa cuaca yang melampau seperti gelombang panas."

Coauthors tambahan adalah dari Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley dan University of California, Davis, dan Colorado State University.

Sokongan untuk penyelidikan datang dari NASA, Program Penyelidikan Teluk Akademi Kebangsaan, Jabatan Tenaga, dan Yayasan Sains Kebangsaan. Projek XSEDE yang disokong oleh NSF dan Rice's Center for Computing Research dengan kerjasama Institut Ken Keny untuk Teknologi Maklumat Rice menyediakan sumber pengkomputeran.

Kajian asal

Buku-buku yang berkaitan

Ribut-ribut anak cucu saya: Kebenaran Mengenai Bahaya Cuaca Iklim dan Peluang Terakhir Kita untuk Menyelamatkan Kemanusiaan

oleh James Hansen
Dr James Hansen, ahli klimatologi terkemuka dunia, menunjukkan bahawa sebenarnya bertentangan dengan kesan yang diterima orang ramai, sains perubahan iklim telah menjadi lebih jelas dan lebih tajam sejak hardcover dikeluarkan. In Badai cucu saya, Hansen bercakap buat pertama kalinya dengan kebenaran sepenuhnya tentang pemanasan global: Planet ini melanda lebih cepat daripada sebelumnya yang diakui ke titik iklim tanpa pulangan. Dalam menjelaskan sains perubahan iklim, Hansen melukis gambaran yang dahsyat tetapi terlalu realistis tentang apa yang akan berlaku dalam kehidupan anak-anak dan cucu kita jika kita mengikuti kursus yang kita sedang lakukan. Tetapi dia juga optimis, menunjukkan bahawa masih ada masa untuk mengambil tindakan mendesak, kuat yang diperlukan - hampir tidak.  Tersedia di Amazon

Cuaca Extreme dan Iklim

oleh C. Donald Ahrens, Perry J. Samson
Ekstrim Cuaca & Iklim adalah penyelesaian buku teks yang unik untuk pasaran kursus sains bukan jurusan yang berkembang pesat yang berfokus pada cuaca ekstrem. Dengan liputan asas yang kuat dari sains meteorologi, Cuaca & Iklim Ekstrem memperkenalkan sebab dan kesan peristiwa dan keadaan cuaca ekstrem. Pelajar belajar sains meteorologi dalam konteks peristiwa cuaca penting dan sering dikenali seperti Taufan Katrina dan mereka akan meneroka bagaimana ramalan perubahan iklim dapat mempengaruhi kekerapan dan / atau intensiti kejadian cuaca ekstrem masa depan. Pelbagai gambar dan ilustrasi yang menarik membawa intensiti cuaca dan kesannya yang kadang-kadang menghancurkan setiap bab. Ditulis oleh pasukan pengarang yang disegani dan unik, buku ini menggabungkan liputan yang terdapat dalam teks-teks terkemuka di Don Ahrens dengan wawasan dan sokongan teknologi yang disumbangkan oleh pengarang bersama Perry Samson. Profesor Samson telah mengembangkan kursus Cuaca Ekstrim di University of Michigan yang merupakan kursus sains yang berkembang pesat di universiti. Tersedia di Amazon

Banjir dalam Perubahan Iklim: Pemendakan Extreme

oleh Ramesh SV Teegavarapu

Pengukuran, analisis dan pemodelan peristiwa hujan lebat yang berkaitan dengan banjir adalah penting dalam memahami perubahan iklim dan kebolehubahan. Buku ini menyediakan kaedah untuk menilai trend dalam peristiwa dan kesannya. Ia juga menyediakan asas untuk membangunkan prosedur dan garis panduan bagi kejuruteraan hidrologi adaptif iklim. Penyelidik akademik dalam bidang hidrologi, perubahan iklim, meteorologi, dasar alam sekitar dan penilaian risiko, dan profesional dan pembuat dasar yang bekerja dalam pengurangan bahaya, kejuruteraan sumber air dan penyesuaian iklim akan mendapati ini sumber yang tidak ternilai. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.