基础科学研究所 一个热带气旋的雨带(白色)和相关的海洋冷尾迹(彩色阴影)，由超高分辨率气候模式模拟在当前条件下模拟(左)
模拟是由位于韩国大田的国际宇宙航行局超级计算机阿勒夫(右)进行的
信用:IBS 发表在本周《科学进展》杂志上的一项基于新的高分辨率超级计算机模拟的研究显示，全球变暖将加剧在印度洋和太平洋登陆的3级或更高级别的热带气旋，同时抑制较弱事件的形成
热带气旋(包括台风和飓风)是地球上最致命和代价最大的天气灾害
每年有数百万人受到这些极端天气系统破坏力的影响，但是热带气旋的特性——特别是在沿海地区——将如何随着全球变暖而改变，这一直是个谜
为了解决这个问题，二十多年来，科学家们使用世界上最大的超级计算机来运行气候模型模拟，显示这些破坏性风暴的重要方面
然而，直到最近，计算能力还不足以捕捉大气细节和解决全球范围内与海洋的全面相互作用
韩国釜山国立大学国际生物物理中心(ICCP)的一组研究人员最近完成了迄今为止计算最密集、最详细的全球变暖模拟
全球气候模型记录了水平尺度分别为25公里和10公里的小尺度大气和海洋过程
这个前所未有的分辨率足以模拟热带气旋和海洋冷尾流(图
1)，当一个强的缓慢移动的热带气旋把寒冷的深水带到海洋表面时产生，进一步影响热带气旋的路径和强度
为了确定热带气旋对全球变暖的敏感性，研究小组对当今大气温室气体成分进行了计算机模型模拟，并将二氧化碳浓度增加了一倍和四倍
模拟在韩国最快的学术超级计算机之一阿勒夫上运行了13个月(图
1)，生成相当于大约两千个1TB硬盘的数据
上图:热带气旋的起源位置(黄点)和随后在印度洋和西太平洋上空的轨迹(红线)，由超级计算机模型模拟当今条件进行模拟；下图:模拟热带气旋数量密度的变化(第1年的小时数)对未来二氧化碳倍增的响应
信用:IBS 这种气候计算机模型在其他方面也是独一无二的
例如，它显示出比前一代气候模型弱得多的海洋温度误差
“这一改进对于真实模拟印度洋和太平洋的台风非常重要，”博士说
这项研究的第一作者，ICCP大学的项目负责人郑恩珠
在温暖的热带海洋上空，空气上升，在高空向极地流动，在亚热带地区下沉
这种所谓的哈雷环流的地面回流为全球贸易风系统提供了能量
根据新的研究，由于相对于地面5-15公里高度的大气加速变暖，夏令时的哈雷环流预计将在未来减弱
“热带大气中上升运动的未来减少将使热带气旋更难发展，这解释了热带气旋种子和太平洋和印度洋总数量的预计未来抑制(图
2)，”博士解释道
来自ICCP的李善成，他在阿勒夫进行了模拟
“有趣的是，未来热带气旋变化的模拟模式与最近观察到的趋势非常相似，这支持了全球变暖已经在改变全球极端天气的观点，”Dr
李
然而，全球变暖将如何改变热带气旋的故事更加复杂
虽然二氧化碳增加一倍，热带气旋的总数预计在未来会减少，但由于大气湿度和能量水平较高，发展中事件在类别3之外会有更大的机会加剧
这一结果证实了以前使用不太详细的全球气候模型的研究
通过在全球模型中比以往任何时候都更准确地描述海岸过程，我们现在对这些稳健的模型预测有了更高的信心，特别是对于登陆的热带气旋，”教授表示
阿克塞尔·蒂默尔曼，该研究的合著者和ICCP研究所所长
对于更高的温室气体浓度(二氧化碳浓度翻两番)，研究小组发现了一个重要的、以前未知的饱和效应:全球变暖超过5度，热带气旋种子受到的抑制如此强烈，以至于强登陆事件(3类或更高)的数量将开始趋于平稳
“尽管如此，与每一次事件相关的降雨量将继续增加，加大极端沿海洪水的风险
我们的研究为受热带气旋影响的国家提供了重要的政策相关信息
摄氏热单位
ICCP研究小组将继续分析这些计算机模拟产生的大量数据，以更好地理解在当前和未来条件下海洋热量和热带气旋之间的相互作用
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