2024年的春天让美国大部分地区的人们深感不安,他们因为龙卷风的警报和警笛而拼命寻找安全之所。
据报道,5月份美国发生1,100多起龙卷风。这仅是初步数据,却几乎是30年来平均水平的两倍,仅次于2011年,当时致命的龙卷风席卷美国东南部。
2024年,美国经历好几次席卷多州的龙卷风。龙卷风袭击德克萨斯州和明尼苏达州,再向东袭击西弗吉尼亚州和乔治亚州,摧毁无数房屋。龙卷风还在其他州的几个城镇造成广泛破坏,包括爱荷华州的格林菲尔德(Greenfield)、堪萨斯州的威斯特摩兰(Westmoreland)和俄克拉荷马州的巴特尔斯维尔(Bartlesville)。其中俄克拉荷马州的巴恩斯代尔(Barnsdall)镇,两个月内被袭两次。
今年五月份,美国的某个地方至少发生一次龙卷风,几乎每天都有。
是什么原因导致某些年份有这么多的龙卷风?作为研究龙卷风和雷暴的气象学家,我认为是这些猛烈的风暴创造了形成龙卷风的完美条件。
龙卷风两大成因博弈的结果
美国这个极度活跃的龙卷风季源于两个关键因素:风切变和大气的不稳定性。
急流是一股主要由西向东吹的高空强风,在南部暖空气和北部冷空气之间流动,在天气系统的演变方式和地点以及风切变中起着重要作用。
2024年4到5月期间,急流经常在美国西部向南下沉,然后穿越平原再回到东北。这种模式有利于在美国中部产生龙卷风。
在急流南下的东部地区,空气上升。这就形成强大的低压系统,导致靠近地面的风从不同的方向吹向更高的风,形成风切变。
今年龙卷风更加活跃,墨西哥和德克萨斯州持续创纪录的热浪司空见惯,而落基山脉和美国北部则保持凉爽。明显的温差可产生比正常情况下更强的急流,导致风速随高度而强烈变化。因此,风切变异常剧烈。
风速随高度变化会使空气形成滚动运动。雷暴中快速上升的空气会使滚动运动倾斜,形成旋转的雷暴,这种旋转可集中成龙卷风。
墨西哥湾也比平时温暖得多,产生充足的热量和水分。这些热量和水分可向北输送,从而引发雷暴。这就造成大气的不稳定性,这是形成龙卷风的另一个关键因素。
厄尔尼诺(El Niño)现象减弱是警告
形成龙卷风的各种因素完美结合,并非完全出人意料。
厄尔尼诺现象和拉尼娜(La Niña)现象,以太平洋为中心的两种对立气候模式,可影响世界各地的风和天气。2016年的一项研究发现,当厄尔尼诺现象和向拉尼娜现象转移时,美国中部平原和中西部上游的龙卷风数量往往比正常情况下要多。
这正是2024年春天发生的事情。龙卷风主要发生在传统的龙卷风走廊,从德克萨斯州北部到南达科他州,穿过爱荷华州的玉米带,向东延伸到俄亥俄州,这与本研究的发现相吻合。
龙卷风活动如何变化?
然而,大平原上活跃的春天有点不寻常。研究表明,该地区龙卷风数量的长期趋势是减少,而在更远的东部,密西西比河附近或以东的龙卷风数量在增加。
这种变化与气候模型所显示的随着全球气温上升,在本世纪剩余时间内可能发生的变化是一致的。
预期平原地区龙卷风数量的减少可能与西南部沙漠和墨西哥高地的热量增加有关。这些热量在离地面几千英尺的大平原上流动,形成大帽子。大帽子积聚热量和湿气,穿透帽子就形成雷暴。这种炎热潮湿的空气,使美国中部成为地球上最猛烈龙卷风的发源地。
有一种理论认为,随着气候变化,穿透这个大帽子可能难度更大,从而可减少平原上龙卷风的数量。与此同时,其他地方不断增加的热量和湿度将在东部引发更多的龙卷风。