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全球暖化讓龍捲風變多還是變少?

文 / 陳妤寧

[配圖] 全球暖化讓龍捲風變多還是變少

美國中部由於位處乾冷/暖濕兩股空氣的南北交會處,容易醞釀出有利形成龍捲風的劇烈對流天氣系統。(圖片來源:Wikipedia)

2014 年 4 月 29 日,美國中西部和南部受龍捲風侵襲,已在阿肯色、奧克拉荷馬及愛荷華等三州至少造成 21 人喪生,不少房屋遭嚴重破壞,部份地方失去電力供應。CNN 指出美國中西部和南部將近 400 萬人處於中度至高度龍捲風危險下,其中約 140 萬人住在高危險區。

美國中西部是世界上龍捲風最頻發的地區,被稱為「龍捲風巷」(Tornado Alley)。奧克拉荷馬州的龍捲風特別多,因為南來之墨西哥灣暖濕空氣與北來之洛磯山脈乾冷空氣在此交會,暖空氣急速上升,有利於劇烈對流系統的發生。而近年來全球暖化議題發燒,龍捲風的數量是否會隨著氣候暖化而有所變化呢?

科學家們大致同意氣候變遷會引起更多的「極端氣候」,但對於全球暖化下的龍捲風會如何發展卻還未有定論。此外,近年來的龍捲風數量是否確實增加也是一個大哉問,不同地區對於龍捲風的觀測能力、關注程度和播報熱度都不盡相同,而這些人為因素在在影響了人們對於龍捲風數量的感受。民調顯示美國人認為氣候暖化是造成益加猛烈的龍捲風的元兇,然而氣候學家表示這種想法並不完全正確。

「普遍的觀察結果是全球暖化伴隨了更多更強的暴風雨,但這並不等同於暖化會造成更多龍捲風。」密西西比州立大學地球科學家 Grady Dixon 專攻龍捲風氣候學,他表示龍捲風的形成仰賴特定的交互作用,形成一個龍捲風的要素有很多,暖化問題一方面強化了某些因素、另一方面卻同時弱化了另一些因素。

古怪多變的龍捲風季

近年來的龍捲風季變得越來越古怪而飄忽不定。美國國家氣象中心的 Harold Brooks 說,2011 年是美國傷亡第二慘重的龍捲風季,共計發生了 1700 起龍捲風,造成 553 人喪生。隔年 2012 年四月起,龍捲風數量已經增加到往年的兩倍,但五月開始的龍捲風數量卻銳減到六十年來最低,同年的加拿大薩斯喀徹溫省卻遭遇比平常多三倍的龍捲風。

對大多數美國人來說,龍捲風季好發於春季,並在溽暑中踏入尾聲。但隨著夏季變得越來越長,在探究龍捲風季之前,搞清楚紊亂的四季分野對美國人來說反而是首當其衝的問題。

美國普渡大學的大氣科學教授 Jeff Trapp 說:「各地的龍捲風盛行季節不同,但期間都被拉得更長更久。」Harold Brooks 則提出不同的論點,他認為全球暖化下的龍捲風可能產生「濃縮效應」,亦即每年的龍捲風盛行季節縮短,但期間內會產生數量更多的龍捲風。

「水氣」和「風切」之間的拉鋸戰

Harold Brooks 和其他人正在尋找其他引發龍捲風的要素,他們主要關注於兩大因素:大氣中的對流可用位能(convective available potential energy,CAPE)以及風切效應(wind shear)。「對流可用位能」是由較高海拔與較靠近地表之間空氣的濕度差和氣溫差所決定,「風切效應」則是指較高海拔與較靠近地表之間的風速落差。當水氣越高、風切越大,越容易造就龍捲風的誕生環境。

在暖化情況下,大氣可承受更多的水氣,靠近地表的空氣越趨潮溼和增溫,促成更多龍捲風所需的能量;但風切效應則相反,全球暖化在北方創造了更溫暖的氣流,相對地減少了風切的可能,根據 Grady Dixon 的論點,如此一來將減少龍捲風的數量。

水氣和風切兩大因素之間彼此消長,Jeff Trapp:「我們所不知道的是,這些因素對於龍捲風的強度和頻率的影響力究竟孰輕孰重。」

史丹佛大學的地球科學家 Noah Diffenbaugh 則表示,最近一次電腦模擬的結果顯示水氣的影響力略勝一籌,即使沒有顯著的增加龍捲風數量,也製造了更多的大規模暴風雨。Jeff Trapp:「若未來持續暖化,暴風雨也會隨之變得更加頻繁。」

電腦模擬氣候模型是研究突破關鍵

《美國氣象學會通告》的一份新研究調查了所有種類的極端氣候,以及它們在全球暖化的環境下如何演變。這個研究指出龍捲風是各種極端氣候之中最難預測的,因為龍捲風通常屬於小規模氣候事件,尚無法在目前的大型氣候模型中被精確模擬出來。

「形成龍捲風的變數大量增加,如果我們連現在的龍捲風季都無法洞悉,那麼對於它未來的發展以及數量上的變化,我們亦將無法預測。」Harold Brooks 說。唯有發展出更高階、更精密的模擬氣候模型,科學家們才能進一步的分析龍捲風各種成因中的關鍵要素。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

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