熱浪、極端温度由噴氣流型態推動-這是如何發生的-彭博報道
Liza Tetley
地球的北半球極地急流。
來源：NASA/Goddard太空飛行中心科學可視化工作室隨着全球氣候變暖，極端和持續的熱浪變得越來越頻繁。今年西北美洲、地中海和南亞地區出現異常炎熱的天氣條件，這些情況加劇了急流的變化。人們可能主要知道這些快速流動的空氣帶是飛往東方比返回相同路線更快的原因。但是，急流的位置、方向和速度決定了我們大部分的天氣。科學家預計未來急流可能變得更加不穩定，對我們的天氣系統有着重大影響。
1. 什麼是急流？
急流是環繞地球的狹窄氣流，速度超過每小時200英里（322公里）。有許多急流，但當人們使用這個術語時，他們通常指的是四個主要的急流：一個位於北極和南極各一個，以及兩個亞熱帶急流，靠近赤道。這四個急流以西風為主，環繞地球在大約5英里（9公里）高的高度運行，這個區域被稱為對流層頂部 - 位於地球大氣層的最低層（對流層）和較涼、較高層（同温層）之間。
急流
快速移動的風帶圍繞地球採取波浪狀、蜿蜒的路徑
來源：美國國家海洋和大氣管理局，NASA Merra-2
2. 為什麼它們存在？
噴氣流是由不同温度的氣團 — 因此有不同壓力 — 相遇時產生的。來自赤道的熱空氣具有更多能量，因此比來自極地地區的冷空氣壓力更高。當兩個壓力不同的氣團相遇時，就會產生從高壓到低壓的氣流，類似於高壓空氣從被戳破的氣球或自行車輪胎中流出的情況。這就是在北半球中產生從南向北的氣流的原因 — 在南半球則相反。地球自轉產生的力將這種氣流向東拉動，這就是為什麼噴氣流從西向東流動。
3. 噴氣流如何影響天氣？
它們作為不同氣團之間的邊界，有助於引導天氣系統，如風暴和鋒面。當噴氣流扭曲時，不尋常的天氣模式可能會出現。
- 當噴氣流向北或向南大幅擺動，或者減速時，它們可以產生Ω形曲線。在一種被稱為阻塞的現象中，曲線內部的高壓區域可能會長時間被鎖定在一個位置。在冬季，這意味着持續乾燥和寒冷的天氣。在夏季，這意味着乾燥和炎熱的條件，有時會導致所謂的高壓熱穹。在這兩個季節中，Ω形曲線沿線地區將經歷較低的壓力，可能會持續潮濕和多風。
- 當噴氣流較慢且較弱時，它們更容易被來自陸地和海洋的干擾氣團偏離路徑。當這種情況發生時，這些風河可以彎曲到分成兩個分支。這些“雙噴氣流狀態”可能會加劇阻塞，使天氣長時間停滯的可能性更大。
4. 熱浪與噴氣流扭曲有何關聯？
噴氣流的蜿蜒、減速和分裂組合是2003年歐洲、2013年西伯利亞以及2022年和2023年北美、地中海和南亞的極端熱浪的關鍵驅動因素。一項發表在2022年的研究發現雙噴氣事件幾乎解釋了西歐加速熱浪趨勢的全部部分，以及整個歐洲約30%的部分。
5. 扭曲現象是否變得更加普遍？
根據2022年的研究，雙噴氣事件的頻率並沒有太大變化。但這些事件變得持續時間更長，這項研究將其與北極地區陸地迅速變暖聯繫起來。研究表明，隨着全球變暖加劇，北部極地鋒面噴流可能正在減弱並變得波動起來。科學家們預計隨着氣候變化的持續，這種情況將繼續發生，導致更加持久的天氣模式。此外，雖然空氣流動尚未超出其歷史的南北邊界，但一些科學家認為，在未來40年內，隨着北極地區的空氣和水變暖，可能會發生異常的緯度變化，將北部的極地噴流推向更靠近極點的位置。
6. 風險有哪些？
超出歷史規範的變化可能導致噴氣流更多地發生波動，帶來更多的靜止天氣。這與陸地或海洋的過度加熱相結合，可能意味着諸如高温、乾旱和暴雨等事件可能持續更長時間，對依賴可預測天氣條件的農業、水資源和基礎設施規劃構成挑戰，給依賴於可預測天氣條件的社區和經濟帶來後果。
7. 高空急流如何影響航空旅行？
人們認為高空急流至少導致了一起航空事故。1947年，一架從阿根廷飛往智利的飛機機組可能不知道他們已進入了一個方向相反的高空急流。據認為，惡劣的能見度加上逆風的力量使他們感到困惑。他們以為已經越過了山頂，開始下降，結果墜毀在阿根廷安第斯山脈的圖潘加託山上。如今，飛行員經常利用高空急流來節省燃料，在可能的情況下加入氣流，從西飛往東飛時可以更快到達目的地。這就是為什麼從紐約飛往倫敦的航班比返程航班快。
8. 高空急流是什麼時候被發現的？
在1920年代，日本氣象學家大石和三郎利用氣象氣球追蹤富士山附近的快速氣流。後來，1933年成為首位獨自環球飛行的美國飛行員懷利·波斯特也注意到了它們的存在。德國氣象學家海因裏希·賽爾科普在1939年的一篇研究論文中創造了“高空急流”這個術語。但直到第二次世界大戰期間，飛行員們才一直注意到從西飛往東飛時在高空遇到強勁的順風。