作者:苏黎世联邦理工学院彼得·吕格 平流层是地球大气层的第二层
它位于对流层之上，是同球体的一部分
信用:NASA 联邦理工学院气候研究员丹妮拉·多梅森记录了平流层是如何影响极端天气事件的
让她吃惊的是潜在影响的范围之广
她解释了这对气候研究和长期天气预报意味着什么
ETH新闻:在你的新研究中，你已经整理了许多与平流层发生的事情相关的极端天气事件的例子
但是我们总是被告知这样的极端事件是由于全球变暖
现在不是这样了吗？ 丹妮拉·多米森:不，那仍然是真的
科学家们早就知道平流层——地球表面上方15到50公里处的大气层——也影响地表天气
但是很少有人探索平流层是如何引起和影响极端事件的
这就是我们在研究中展示的
与平流层相关的极端事件有哪些例子？ 在所讨论的极端天气中，北半球的极端寒流是调查得最彻底的
当平流层中的极地涡旋突然变热并坍塌时，就会发生这种情况——就像现在正在发生的那样
另一个例子是2020年2月袭击英国的一系列严重风暴，导致了严重的洪水
值得注意的是，所有的风暴都遵循相同的路径
这与当时平流层发生的事情有着直接的联系:早在二月份，极地涡旋异常强烈，这使得它能够稳定风暴的路径
典型地，风暴经常改变路径，但是在这种情况下，它们继续沿着相同的路径前进
我们还发现了平流层在其他极端事件中起作用的证据，例如澳大利亚的极端森林火灾和北冰洋的小型飓风
这种极端事件的数量让你感到惊讶吗？ 是
这就是这项研究揭示的
在我们的研究过程中，我们不断发现这些不稳定的天气条件与平流层之间联系的进一步迹象
为什么几乎总是北半球的一些地区受到影响？这种事件在南半球是不是不太常见？ 这是一个出版偏见的例子:北半球对极端事件的研究远远多于南半球
澳大利亚的森林火灾是南半球事件的一个典型例子
南半球上空的极地涡旋比往常更早地崩溃，这助长了凶猛的大火
还有一个事实是，居住在北半球的人比居住在南半球的人多，因为南半球的陆地面积更少
目前，我们对平流层影响欧洲天气的程度知之甚少
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南美洲或南部非洲
平流层是如何与我们的天气发生地对流层联系在一起的？ 从对流层向上发送到平流层的主要信号以大规模大气波的形式出现，这是由山脉和陆地与海洋之间的温差造成的
在平流层中，这些波扰乱了风，在大约30千米的高度，典型的风速超过200千米/小时，这些波的强度足以摧毁极地涡旋
不太清楚的是信号是如何从平流层返回地球表面的
在极地涡旋破裂后，我们经常观察到平流层下部的温度在10-15千米的高度上升了几摄氏度
这反过来又会影响我们的天气，但是我们还没有弄清楚这样一个事件是如何决定e
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英格兰上空的风暴路径
你知道平流层未来会如何发展吗？ 不，我们没有
今天的气候模型预测了完全不同的趋势，从平流层变暖或变冷的趋势
但是我们可以估计平流层大约是我们冬季天气的10%
平流层可能实际上掩盖了北半球的气候变化，因为如果没有平流层的影响，全球变暖可能会更加明显
你的研究目标是什么？ 我们的目标之一是改进覆盖几周到几个月的长期天气预报
由于平流层对天气的影响，平流层是这种预报的可预测性来源
虽然平流层中的一个事件不允许我们预测未来几周某一天的天气，但它确实让我们估计了诸如寒流和热浪等事件的可能性
比如说，如果平流层的风加快了，那么在接下来的几周里，北欧将更有可能看到更多的风暴
但是此刻，极地涡旋特别微弱
因此，这种数据被输入气象应用程序提供的长期预测还需要一段时间？ 天气模型已经模拟了平流层，只是不够好
这是为什么我们仍然有不可靠的长期预测的原因之一
我们在制定涵盖几天的标准短期预测方面有更多的经验，因为我们花了几十年时间来验证和改进这些预测
我们目前对更长时间尺度的预测知之甚少，这涉及到理解全球范围内的相互作用，而不仅仅是北大西洋上发生的事情会如何影响我们预期的天气
我们的研究是关于理解这些全球相互作用，这样我们就可以利用我们所学来改善天气和气候模型
利用平流层事件改善天气预报的下一步是什么？ 首先，我们必须提高对平流层和天气之间联系的理解
我们知道，当平流层发生某些事情时，我们经常会看到地球表面的影响
但是三分之一的病例没有留下任何痕迹——我们还不知道为什么
在这种情况下，问题在于是平流层事件还是与地表的联系太弱
也有可能是地球表面的天气过于混乱，使得它没有机会对平流层事件做出反应
接下来还有一个问题，就是平流层下部会维持信号多久
我认为平流层下部是一个信号层:如果天气接收到信号，它的影响可以持续相对较长的时间——例如几周
你有什么新项目？ 我想更仔细地调查那些长期预测难以做出的地区
这些包括e
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欧洲和南美部分地区
此外，由于非洲、亚洲和南美洲的某些地区在迄今所做的研究中代表性不足，我们对它们知之甚少
我们已经在巴西和南非启动了项目来帮助纠正这一赤字
我们想知道我们是否能够映射出模型还没有包含的过程，或者我们是否能够通过数值方法或机器学习结合对过程本身的更好理解来更好地集成到模型中
我们还想找到更多的极端事件，我们可以为其产生长期的可预测性
当谈到热浪和寒流时，我们已经知道很多关于它们与天气的关系以及它们如何影响人们
但也有迹象表明平流层和进一步的过程如何影响其他极端事件，如对空气质量的影响或对人们生活有深远影响的暴雨事件
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