为什么南半球的风暴更大？科学家们解开了一个世纪之谜

来自芝加哥大学的研究为风暴的差异提供了第一个明确的解释，并证明风暴随着时间的推移变得更加严重。几个世纪以来，走遍世界的水手们知道，最强大的风暴位于南半球。在1849年一次绕过南美洲顶端的航行中，一位乘客写道："海浪像山一样高，每一次翻滚都有可能淹没[船]"。

世界的地形图，较高的山脉为深棕色，较低的地区为绿色。根据一项新的研究，北半球比南半球有更多的土地和更高的山脉，这在一定程度上有助于减少风暴。资料来源：美国宇航局喷气推进实验室

多年以后，科学家们通过分析卫星数据证实了水手们的观察，南半球经历的风暴比北半球多24%。然而，这种差异的原因并不为人所知。

由芝加哥大学气候科学家Tiffany Shaw领导的一项新研究为这一现象提出了第一个具体解释。Shaw和她的同事发现了两个主要的罪魁祸首：海洋循环和北半球的大山脉。

该研究还发现，自20世纪80年代卫星时代开始以来，这种风暴性不对称性已经增加。这种增加被证明与基于物理学模型的气候变化预测在质量上是一致的。

长期以来，我们对南半球的天气了解不多：我们观察天气的大部分方式是基于陆地的，而南半球的海洋比北半球多得多。

但随着1980年代基于卫星的全球观测的出现，我们可以量化这种差异有多大。南半球有更强的喷流和更强烈的天气事件。

一些想法已经流传开来，但没有人对这种不对称性做出明确的解释。Shaw和Osamu Miyawaki（22岁的博士，现在美国国家大气研究中心工作）以及华盛顿大学的阿伦-多诺霍从他们自己和其他以前的研究中得到了一些假设，但他们想采取下一步行动。这意味着将来自观测、理论和基于物理学的地球气候模拟的多条证据汇集起来。

"你不能把地球放在一个罐子里，"Shaw解释说，"所以我们使用建立在物理学定律上的气候模型，并进行实验来测试我们的假设。"

他们使用了一个建立在物理定律上的地球气候数字模型，再现了观测结果。然后他们一次次地移除不同的变量，并量化每一个变量对风暴性的影响。

他们测试的第一个变量是地形。大的山脉以一种减少风暴的方式破坏气流，而北半球有更多的山脉。

事实上，当科学家们将地球上的每座山都夷为平地时，两个半球之间的风暴性差异约有一半消失了。

另一半则与海洋环流有关。水在全球的流动就像一个非常缓慢但强大的传送带：它在北极地区下沉，沿着海洋底部行驶，在南极洲附近上升，然后在表面附近流动，携带能量。这在两个半球之间形成了一个能量差。当科学家们试图消除这个传送带时，他们看到另一半的风暴性差异消失了。

在回答了关于为什么南半球的风暴更大的基本问题之后，研究人员继续研究自从我们能够跟踪风暴以来，风暴性是如何变化的。

纵观过去几十年的观测，他们发现，从20世纪80年代开始的卫星时代，暴风雨的不对称性已经增加。也就是说，南半球正在变得更加暴风雨，而北半球的平均变化可以忽略不计。

南半球的风暴性变化与海洋的变化有关。他们发现类似的海洋影响也发生在北半球，但其影响被北半球因海冰和雪的损失而对阳光的吸收所抵消。

科学家们检查后发现，作为政府间气候变化专门委员会评估报告的一部分，用于预测气候变化的模型显示了同样的信号，这是对这些模型的准确性的一个重要的独立核查。

可能令人惊讶的是，这样一个看似简单的问题：为什么一个半球比另一个半球更暴风雨这么长时间都没有答案，与许多其他领域相比，天气和气候物理学领域相对年轻。只是在第二次世界大战之后，科学家们才开始建立驱动大规模天气和气候的物理学模型（其中的关键贡献是由卡尔-古斯塔夫-罗斯比教授在芝加哥大学做出的）。

但是，对气候背后的物理机制及其对人类造成的变化的反应有一个深刻的理解，如本研究中所阐述的，对于预测和理解随着气候变化的加速会发生什么至关重要。

"通过奠定这一理解基础，我们增加了对气候变化预测的信心，从而帮助社会更好地准备应对气候变化的影响，"Shaw说。"我的研究的主要线索之一是了解模型现在是否为我们提供了良好的信息，以便我们可以相信它们对未来的说法。赌注很大，为正确的理由获得正确的答案是很重要的。"