随着全球变暖,冰川退缩、积雪融化,或许一些人会认为,一个更热的地球,应该意味着“冰越来越少”。
但天空中却存在例外。在盛夏的雷暴云里,有一种冰正在快速生长——冰雹。冰雹往往给城市运行、农业生产、交通运输等带来不利影响。
有不少人好奇:为什么全球变暖的同时,冰雹却好像越来越大?
2016年起,我们课题组发起了一场“冰雹换玛瑙”的活动:邀请各地的朋友们收集冰雹样本,我们携带冷藏设备上门取样,并回赠玛瑙钥匙扣。
这些收集到的“小冰球”,成为我们做科学研究的关键素材。我们逐步摸清了升温环境下冰雹强对流的变化规律,证实气候变暖会显著提升特大冰雹的发生概率,相关成果近期在国际学术期刊《自然》发表。
冰雹的秘密,藏在高空的云层中,那里犹如一个天然悬浮的冷冻库。
随着逐渐远离地面的大热源,大气温度会逐渐下降,在达到一定高度、气温低于0摄氏度后,“大冰库”的冷冻条件就达成了,但还差一个关键因素——水源。
而水源,恰恰来自地面的输送。
冰雹通常在炎热的午后出现,这是因为地面经过较高温度的“烘烤”,近地面大气逐渐变热膨胀、密度变低,达到某个阈值后,会带着地面蒸发的水汽一同向上爬升,形成一条连接地面与高空的“输送通道”。
随着暖湿气流不断上升,水汽开始凝结甚至冻结,形成大量云滴和冰粒,这为冰雹的形成提供了水源。而强烈的上升气流,则像一台巨大的“升降机”,将这些云滴和冰粒不断托举到高空,让它们在冰冻区中反复碰撞、生长,冰雹“胚胎”像滚雪球一样变大,最终形成一颗颗从天而降的冰雹。
冰雹的大小跟全球变暖有什么关系?
这台天空中的“升降机”,所用的“燃料”是水汽。水汽从气态变成液态或固态时,会释放隐藏在其中的能量——潜热。这些能量不断加热上升气流,使雷暴云像一座持续运转的巨大发动机。
而更高的温度,意味着大气能够容纳更多水汽。水汽被输送到高空之后,会释放更多潜热,“升降机”就有了更强的动力。同时,更多水汽也意味着更丰富的云水供应。简单来说,变暖的大气就像同时给雷暴云装上更强的发动机、提供更多的原材料,冰雹因此有机会在云中停留更久、积累更多冰层,最终变得更大。
当然,冰雹的旅程并不会止步于云中。它从高空降落的那一刻,就开始融化。体积较小的冰雹,融化速度更快,往往会在到达地面前变成雨滴,而体积较大的冰雹由于自身储存的冰量更多,融化速度更慢,最终较完整地落地。
全球变暖改变了自然灾害的规律,这项研究为未来的冰雹防灾减灾策略提供了理论依据,让我们不仅能更好地认识现在的冰雹,也能找到更有效的方式去应对它。
(人民日报)
来源:人民日报
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