全球暖化讓龍捲風變多還是變少？

澳大利亞北領地的 Tanami 沙漠，有一個叫做 Lajamanu 的偏遠小鎮。2023 年 2 月 19 日晚間，突然下起驟雨。^[1]直至隔天早晨，累積了 61.4 毫米的雨量。^{[2, 3]}降雨期間，魚群也跟著從天上落下。^[1]

動物雨的種類

英文俚語「raining cats and dogs」，以「降下貓狗」形容大雨滂沱。^[4]19 世紀的英國畫家 George Cruikshank，還拿這個比喻當題材，創作虛構作品（上圖），抱怨糟糕的天氣。^[5]事實上回顧歷史，其他動物比較常由空中砸下來。早在西元前 1 世紀，羅馬博物學者老普林尼（Pliny the Elder）就曾記錄魚和蛙，隨著暴風雨墜落。文藝復興時期開始，更不時有版畫描繪此類事件（下圖）。除了與上述雷同的情形，也有蛇或鼠的個案。 ^[6]19世紀以降的文獻，則增加了蜘蛛、螞蟻、蝸牛、淡菜（貽貝）、寄居蟹，以及各色蠕蟲等千奇百怪的案例。^[7]

許多動物雨的紀錄，要不是歷史悠久，死無對證；就是鄉民口述，人微言輕。信者恆信；質疑者則當是鄉野奇談，嗤之以鼻。然而，若有科學家挺身背書，那就不一樣了。1947 年 10 月 23 日，美國路易斯安那州野生動物與漁業局的生物學家 A.D. Bajkov，在該州的 Marksville，親身體驗奇妙的自然現象。他事後撰文，投稿《科學》（Science）期刊，^{[8, 9]}興奮之情躍然紙上：

「那天早上 7、8 點之間，2 到 9 英吋（約 5 到 23 公分）的魚落在樹梢和院子裡」，使這個南方小鎮的居民困惑之餘，群情激昂。當時他和妻子正在餐廳裡享用早餐，一聽服務生說魚群從天而降，便立刻跑去蒐集。Marksville 銀行的總裁 J.M. Barham 表示，起床就發現數以百計的魚落在自家院子裏，鄰居太太家也是。7 點 45 分，1 名該銀行的員工和 2 個商人的路途，則遭魚群阻斷。^[8]

「離餐廳半個街區外的銀行附近，平均每平方碼（約 0.84 平方米）就有一條魚。」有的慘遭車輛輾壓；有些則落在房子的屋頂上。「牠們屬於在地的淡水魚類…」這名生物學家如數家珍地，列舉了一堆名字。然後說他將撿來的魚，全部裝成一罐，泡福馬林，要「分送數個博物館」。^[8]

水龍捲

根據美國國會圖書館的介紹，動物雨的肇因或許不只一種：許多科學家將矛頭指向，形成於陸地，並行經水域的水龍捲（waterspouts）。其最高風速為每小時 100 英里（約 161 公里），中央低壓渦漩（vortex），會像吸塵器般，吸入周圍的水、空氣，以及包含生物在內的小東西。水龍捲移動的過程中，因為逐漸失去能量，沿路容易掉東掉西，造成動物雨等現象。美國普渡大學的 Ernest Agee 教授，「曾見過小池子的水，整個被路過的龍捲風淨空」，所以覺得天上要是砸下幾隻蛙，也算頗為合理。^[10]不過，如果水龍捲夾帶的，不是動物，而是石頭，就可能變成危險的石頭雨。這種情形，有時會被誤認為來自外太空的隕石雨。^[6]

上升氣流

南伊利諾大學的 Doc Horsley 教授等科學家，認為上升氣流（updrafts），也會導致動物雨：暖空氣由地表高壓處，向上升到較冷的低壓處。在暴風雨中，能超過每小時 60 英里（約 97 公里），幾乎與中等水龍捲相當，所以擄走小動物的潛力，也不遑多讓。^[10]

一起掉落的物種

水龍捲和上升氣流，都是從路經之處，任意搜刮。既然被帶走的東西包羅萬象，為何同時落於一處的，卻是相近的物種？美國華盛頓大學的 William Hayden Smith 教授解釋：當風力漸減，重的東西，會比輕的先掉下來。於是，尺寸和重量雷同的個體，便一起墜落。^[10]

魚還活著…

講了半天，所以那些澳洲沙漠裡的魚，後來怎麼了？當地的議員 Andrew Johnson Japanangka，告訴 ABC 新聞臺，有些魚落地後倖存。「被孩子們撿起來，保存於瓶罐裡。」同樣的事件在 1974、2004 和 2010 年，亦曾發生過，部份居民甚至記得當年的情景。總之，這在該小鎮，雖然罕見，但算是正常。^[1]

參考資料

1. Allison C, Trevaskis L, Barwick A. (21 FEB 2023) ‘Fish ‘rained from the sky’, outback community says, in freak weather event’. ABC News.
2. ‘Lajamanu, Northern Territory – February 2023 Daily Weather Observations’. Australian Bureau of Meteorology. (Accessed on 24 FEB 2023)
3. ‘Notes to accompany Daily Weather Observations’. Australian Bureau of Meteorology. (Accessed on 24 FEB 2023)
4. Cambridge University Press. ‘It’s raining cats and dogs!’ Cambridge Dictionary. (Accessed on 23 FEB 2023)
5. George Cruikshank. ‘Very Unpleasant Weather, or, the Old Saying Verified “Raining Cats, Dogs, & Pitchforks.”!!!’. Yale Center of British Art. (Accessed on 23 FEB 2023)
6. Franza A, Morelli M, Faggi D, et al. (2021) ‘To be or not to be, that is the question: The Marsala meteorite (Italy, 1834) and the role of the doubtful meteorites in the history of meteoritics’. Meteoritics & Planetary Science, 56(5): 922-943.
7. Berenbaum MR. (2015) ‘Who’ll Stomp the Rain?’. American Entomologist, 61(3): 133–135.
8. Bajkov AD. (1949) ‘Do Fish Fall from the Sky?’. Science, 109(2834): 402
9. Dennis J. (2013) ‘6. It’s Raining Frogs and Fishes’. In: It’s Raining Frogs and Fishes: Four Seasons of Natural Phenomena and Oddities of the Sky. Diversion Books.
10. Science Reference Section. (19 NOV 2019) ‘Can it rain frogs, fish, and other objects?’. U.S. Library of Congress.

沒有比現在更急迫需要預測未來。上千名氣候科學家和經濟學家共同建立並測試嚴謹的電腦模型，來估計地球在一、兩個世代後的樣貌。

政府間氣候變化專門委員會（IPCC），由世界各地的志工科學家組成，他們評估目前關於氣候變遷的科學知識——過去、現在和未來的風險與可能性——從而找出共識。

他們發表一系列報告，為 2050 年及其後的世界，做出 5 個可能的結果，這些情況是根據複雜的運算，測量溫室氣體排放、土地使用和空氣汙染對氣候的影響。

經濟成長、人口以及溫室氣體排放的未來軌跡，預期將使地球的平均溫度上升。情況的名稱是根據共享社經路徑（Shared Socioeconomic Pathways, SSP）， 依照 1 到 5 編號，每個編號有個比過去更負面的結果。

5 個未來會面對的暖化問題

5 種情況的暖化程度，在以下幾個方面存在顯著差異：

• 氣候的激烈程度
• 海平面上升
• 熱浪
• 降雪和降冰的減少
• 未來的行動和政策

這些情況說明問題如何隨時間加劇，以及改變目前的做法對未來可能的巨大影響。

IPCC 過去的估計已經證實太過樂觀，因此最近 IPCC 的報告預測，全球地表溫度將提早 10 年升溫超過 1.5° C，儘管如此，自從出版那份報告以來所收集的資料，顯示近期的暖化程度要比過去所做的大膽估計更加嚴重。

了解 IPCC 勾勒出未來的 5 種情況

想像集體行動的後果，是前進的必要的一步，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的 5 種情況，清楚勾勒未來的樣貌。

他們的報告顯示，人類具備科學的理解、技術的能量和金融手段，將碳排放量限制在 1.5° C，但也清楚說明勇敢行動和政治意志極為重要。

溫度上升 0.5° C，差別就很大

情況 1——正負 1.5° C

這是唯一符合《巴黎公約》，維持全球溫度比工業化前溫度高 1.5° C 目標的情況。

在這情況中，極端氣候比較常見，但世界避免了氣候變遷的最糟衝擊。依然會有健康風險以及氣候改變的風險，但嚴重度會比其他情況好很多。不過，將升溫限制在 1.5° C，將需要能源、土地、基礎建設、交通運輸、工業系統等，作出前所未見的轉變。

將升溫限制在 1.5° C，將需要能源、土地、基礎建設、交通運輸、工業系統等，做出前所未見的轉變。

情況 2——正負 2° C

在低碳排放的情況，世界在 2030 年後不久就會違反 1.5° C 的公約，但還是設法達到巴黎公約中，2100 年以前將溫度上升維持在比工業化前水準高 2°C 以內。

全球二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體的排放，如同在「情況 1」中被大幅削減，但不如「情況 1」快速，2050 年之後才達到淨零排放。如同「情況 1」，也需要透過造林、碳捕捉等方法，移除大氣的二氧化碳。

溫度上升 0.5 度或許看似差別不大，但是 IPCC 的報告清楚指出，每增加 0.5 度，對人類和自然系統的負面影響將顯著提高。

舉例來說，極度高溫的天氣事件，如熱浪、火燒、洪水和乾旱，將會愈來愈激烈且頻繁，有時會同時發生，加上海平面上升和海水酸鹼度提高，不僅使人類等物種失去居住和棲息的地方，也會因為作物產出下降和漁獲量減少，而導致糧食不足。IPCC 估計，這個情況會比「情況 1」多出高達數億人受到氣候相關風險的負面影響。

情況 3——政治和經濟的力量沒辦法短期內做出決定

這是假設政治和經濟的力量，使得難以在短期內採取明快的大動作。

由於累積的二氧化碳排放量與全球地表溫度上升之間有接近線性的關係，因此升溫 1.5° C 的上限有可能在 2030 年代初就被超越，距離本年鑑出版不到 10 年。

在這情況中，溫室氣體排放到 2050 年都沒有降低，預期本世紀末的升溫將大約 2.7° C。上一次氣溫高於工業化前的水準 2.5° C，估計是在 3 百多萬年前。

暖化會呈現地區性差異，平均而言陸地的暖化將比海洋嚴重，北半球緯度愈高的暖化會比南半球嚴重，北極對暖化的敏感度高於南極，自從工業化年代以來，北極的暖化速度比世界其他地方快了 2 倍。

降雨量會增加。在所有全球暖化超過 1.5° C 的情況中，預期降雨量將會增加，特別是陸地。全球地表平均溫度每上升 1°C，中數降雨量將增加 1% 至 3%（全球和年皆然）。

儘管整體的降雨量增加，但會因緯度而有地區性差異。高緯度和潮濕的熱帶地區，降雨量會增加，但是乾旱地區，包括部分的亞熱帶如地中海、南非、部分的澳洲和南美洲，降雨量會減少。

高緯度和潮濕的熱帶地區，

降雨量會增加，

但是乾旱地區，降雨量會減少。

北極海冰會融化。凡是升溫超過 1.5° C 的情形，到本世紀結束前，9 月將更有可能沒有北極海冰，當暖化到達 2° C 時，這個可能性幾乎是確定發生。全球地表溫度上升，將使冰河和大冰原的面積更大幅度縮小，導致全球海平面中數（global mean sea levels，GMSL）上升，在前面 3 種情況中，預期在整個 21 世紀將加速，海洋在這些情況下也會變得更酸，這是因為排放量增加使海洋吸收更多碳的緣故。有些系統將會永遠地被改變，持續的全球暖化將可能永久造成：

• 海平面上升
• 大冰原喪失
• 永凍土的碳排出

情況 4——只顧國家利益，沒有同心協力

這個情況是，隨著全球氣候變遷惡化，國際的協調將受挫。各國沒有同心協力來解決問題，反而只顧國家利益，而以關於能源與糧食保障為主。

由於高度仰賴化石燃料來解決燃眉之急，導致溫室氣體排放穩定成長。到 2100 年前，二氧化碳排出幾近加倍，每年超過 800 億公噸，空氣汙染控制不力，加上非二氧化碳的排出量持續增加，導致地球暖化惡化。

溫度遽升。由於各國達不到氣候誓約，21 世紀的溫度可能上升 2° C，不到 10 年可能跨越 1.5° C 的門檻。

降雨和乾旱的區域擴大。在全球暖化超過 2° C 的情況（情況 4 和情況 5），全球平均降雨量將比 1995-2014 年間增加 2.6%。

海洋改變。到本世紀末，全球海面溫度上升 2.2° C，上升的海洋溫度可能影響大西洋經向翻轉環流（Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC），這是最大的洋流系統，如果 AMOC 停止將造成廣泛影響，例如季風轉變和歐洲與北美州的降雨減少，AMOC 可能永久停止。海洋溫度上升導致 GMSL 上升，主要是因為熱擴散，凡是升溫跨越 2° C標記的情況，就會提高南極大冰原崩解的可能，也造成 GMSL 在 2100 年前後上升至少 1 公尺，有些預測認為會超過 2 公尺。

如果 AMOC 停止將造成廣泛影響，例如季風轉變和歐洲與北美州的降雨減少，AMOC 可能永久停止。

情況 5——二氧化碳的年排放加倍

面對氣候緊急事件惡化下，化石燃料的開發和能源使用勢必更積極，導致溫室氣體排放大幅增加。2050 年以前，二氧化碳的年排放加倍，在本世紀前超過 1,200 億公噸。

再生能源技術的進步加上人們的接受度上升，使這情況不太可能發生。但是碳循環回饋可能影響大氣濃度，從而製造地球反應的循環而導致這種情況，此外基於全球地表溫度升溫在 10 年內預期將跨越 1.5° C，而短期的暖化現象比估計的還要嚴重，因此即使可能性較低也不容忽視。

在這情況中，溫度上升 1.5° C 被認為在近期內很可能發生，大約是 2027 年前後。幾十年內升溫可能來到 2° C，本世紀末之前無法想像的升溫 4.4° C 可能發生。人類從未曾生活在如此氣候狀況下。

這個情況與其他不同的，在於假設強度的空汙控制，以及預測中長期除了甲烷以外「臭氧前兆」的下降，預測甲烷將上升到 2070 年。

跟其他情況相同的是，較大程度的暖化，預期會擴大區域性暖化趨勢的差異。例如相較 1995 至 2014 年的溫度範圍，部分亞馬遜或其他熱帶陸地將升溫 8° C，其他熱帶陸地區域可能升溫 6° C。

降雨量急遽上升，在暖化程度較大的情況下，預期高低降雨量的差異將擴大，冰原將消失，海平面和溫度將上升，世界失去格陵蘭和南極最大冰原，將導致海平面上升與冰河消失。由於冰原的成長緩慢但融化快速，失去任何面積可能無法逆轉。

海洋吸收愈來愈多熱，變得愈來愈暖，於是水往外擴。海平面上升近 1 公尺可能影響居住在海岸區、島嶼以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。

海平面上升近 1 公尺

可能影響居住在海岸區、島嶼

以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。

我們沒有丟掉任何東西，

只是把我們的問題變成別人的問題。

⸺賽門．西奈克（Simon Sinek），暢銷作家

上網搜尋，種一棵樹

安裝一個簡單的應用程式，

就可以在你每次上網搜尋時種一棵樹。

——本文摘自《圖解全球碳年鑑：一本揭露所有關於碳的真相，並即時改變之書》，2022 年 9 月，商業周刊，未經同意請勿轉載。

假如北極圈能生長出更多的植物，相信沒有人會認為這是一件可喜可賀的事情。因為這直接證明了全球暖化日益嚴重，令北極圈不再寸草不生，給了當地動植物一個「溫暖」的家。但假如我告訴你：現在北極圈的植物枯萎速度快了，你的第一反應可能認為這是一個天大喜訊，好像氣溫下降了、生長環境極端了才有這個現象，但事實是否是這樣？

破解迷思：植物在北極圈的存在

其實一直以來，北極圈都有一點點的植物，當中包括常見的杜鵑花科、十字花科等，一般都會在當地的夏季生長及開花，只是大多都只是一些非常低矮的灌木、地衣及苔蘚等，而正常的樹木則難以生長出來。至於學界經常探討的 Arctic Greening（綠化）和 Arctic Browning（棕化），計算的是他們生長的比率、覆蓋率以及生理週期的長短，藉此研究對地球的影響。

簡單來說，北極圈綠化是指植被不斷增加，而棕化則是植物出現枯萎或死亡的跡象。科學家會透過每年的衛星圖像，計算北極圈的 NDVI（Normalized Difference Vegetation Index，即常態化差值植生指標，當中透過紅光與近紅外光的反射情況顯示出植物生長、生態系的活力與生產力等資訊）。

葉綠素對近紅外光會大量反射，以及對紅光光譜區之太陽光會大量吸收；因此 NDVI 數值愈高代表該地區反射紅外光的能力愈強，亦表示該地區植物生長會更健康及茂盛。反之，植物的植被葉片如果出現紅色、黃色、褐色等變化，NDVI 的數值便會降低。從下圖我們可以清晰看見，北極凍土帶大部份地方都有綠化的情況，而在格陵蘭、美國阿拉斯加以及俄羅斯則有棕化的情況。當中只有格陵蘭的地方亦保持純白色，即是全年均是冰川，其他地方都已經淪陷了。

棕化與極端天氣的關係

上述的數據在每年夏天取得，這意味著植物的枯萎來得比正常週期快，而這絕非一個好兆頭。英國謝菲爾德大學（University of Sheffield）教授 Gareth Phoenix 及研究人員 Rachael Treharne 指出，由於受到極端天氣的影響，北極圈在冬天中段亦有一段回暖的日子，令植物表層的雪層融化而提早發芽，而當植物暴露在陽光下，它們的抗寒能力便會大大減低，而當暖風已過、回歸寒冬時，便令它們冷不提防的情況下被殺個措手不及。

另一個原因則是極端天氣引致的霜凍。由於空氣溫度突然下降，植物儲存的水份會脫水結冰，但土壤仍然處於冰封的狀態，令它們無法從泥土中補充所需要的水份而提早枯萎，形成大範圍的褐色現象。

除了北極圈的氣候變化之外，昆蟲入侵亦加劇了棕化現象。隨著冬天和夏天的溫暖，食葉昆蟲能茁壯成長並進入北極圈，令灌木落葉更為嚴重。其中一個例子便是冬蛾（O.brumata）在北歐地區爆發性增長。蛾卵會在 -30°C 左右死亡，但近年的蛾卵卻能在冬季存活並提早孵化，結果令當地白樺林大規模落葉，面積接近一萬平方公里，生態系統受到不能逆轉的干擾。

棕化對大自然及人類的影響

棕化最直接且最重要的影響便是加劇全球暖化。隨著植物枯萎，它們吸收人類排放的二氧化碳並進行光合作用的能力則會「大幅減少」，也讓北極圈更熱並令棕化問題更嚴重，形成惡性循環。

慈濟大學生命科學系助理教授葉綠舒指出^[7]，當大氣中二氧化碳濃度節節上昇時，寒帶森林植物生長速度會比熱帶森林高出四倍以上，因此在大自然中，寒帶森林植物在全球暖化下本應肩負著吸收更多碳的責任。然而，寒帶森林出現棕化現象後，卻讓光合作用的能力大打折扣。

此外，當植被範圍棕化並減少時，植物便失去了遮擋陽光的作用，令冰面更容易蒸發，加速冰川融化並帶來更多極端天氣。

據國家地理雜誌的數據^[6]，大氣中的 CO₂ 濃度至少在過去 80 萬年中一直介於 180 到 290 ppm 之間，但在 2019 年 9 月卻錄得 412 ppm的濃度，並以每年 2ppm 的速率上升，這項數據間接證明了大自然中二氧化碳濃度不平衝，專家預測未來可能會衍生出其他問題，包括中緯度地區的乾旱。

這些極端天氣也為生活在北極圈的人民帶來各種社會上的災難。在挪威的朗伊爾城，由於氣溫上升，當地降雪量因為融雪情況而大大增加，引發多次雪崩報告，除了破壞民居，雪崩也堵塞了當地的主要幹道及天橋，並影響航班升降，嚴重影響運輸業、旅遊業及貨物進出口。此外，隨著降雪量上升，天線也遭受破壞，不只令機場等依賴信號系統的設施停擺，積雪亦使人民無法正常通勤。

自然界生物鏈亦會因為棕化而受到牽連。植物本身是陸地食物網中重要一環，棕化現象會令很多食草動物如馴鹿等失去食物。此外，全球暖化也會影響候鳥遷徙，假如種子無法在北極圈等地方散播，再加上棕化現象更會嚴重影響當地的食物鏈，令當地的稀有動物有絕種的危機。

當然，由於棕化現象經常出現在科學家難以到達的區域，我們仍未完全了解棕化形成的原因及情況，但隨著科技進步，我們寄望未來衛星能拍攝更高解析度的影像，讓科學家掌握更多有關棕化的數據以作研究。

延伸閱讀

• 航海日誌：一份高風險，卻常被誤會「在渡假」的工作
• 如何從茫茫大海中，找到戰爭遺留的深水炸彈？——海底掃雷行動

參考資料

1. Hansen, B. B., Isaksen, K., Benestad, R. E., Kohler, J., Pedersen, Å. Ø., Loe, L. E., Coulson, S. J., Larsen, J. O., & Varpe, Ø. (2014). Warmer and wetter winters: Characteristics and implications of an extreme weather event in the High Arctic. Environmental Research Letters, 9(11), 114021.  
2. Hoag, H. (2019, August 8). Climate change made the arctic greener. now parts of it are turning brown. Science News. Retrieved January 17, 2022  
3. From Doris Friedrich. (2018, December 21). Arctic browning: An overlooked threat that might accelerate climate change. High North News. Retrieved January 17, 2022 
4. Tundra Greenness. Arctic Program. (n.d.). Retrieved January 17, 2022  
5. Sheffield, T. U. of. (2019, September 19). Turning the Arctic Brown. Eos. Retrieved January 17, 2022  
6. 氣候暖化促進了植物成長，但也讓地球變得更「渴」. 國家地理雜誌中文網. (n.d.). Retrieved January 17, 2022  
7. Press, C. (2018, July 12). 二氧化碳多，植物就會長得快嗎？. CASE報科學. Retrieved February 11, 2022

本文亦刊載於作者部落格 Else Production ，歡迎查閱及留言

文 / 陳妤寧

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「極端天氣事件」，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天氣事件，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天氣事件之中最難預測的，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！

備註

2021/12/12更新：將原文中的「極端氣候」修正為「極端天氣事件」。

延伸閱讀：

• 認識龍捲風（Tornado） 科技部高膽自然科學教學資源平台 [2013/10/27]
• Could Climate Change Cause More (And Bigger) Tornadoes? Popular Science [05.22.2013]
• How does global warming affect tornadoes? USATODAY [March 15, 2013]