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專(zhuān)家構建云雨動(dòng)態(tài)模型 有助理解氣候變化規律

作者:admin 發(fā)布日期:2017-7-12 關(guān)注次數: 二維碼分享

一群瞪羚和一團云有什么共同點(diǎn)?人類(lèi)產(chǎn)生的空氣懸浮微粒又是怎樣影響著(zhù)降雨方式?據每日科學(xué)網(wǎng)近日報道,以色列魏茨曼環(huán)境科學(xué)研究所和美國國家海洋和大氣管理局地球系統研究實(shí)驗室科學(xué)家合作,共同構建了一種新的數學(xué)模型,用來(lái)描述云、雨和空氣中的懸浮微粒之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。該模型正是仿照了自然界獵食與被獵食動(dòng)物的種群動(dòng)態(tài)變化模型而建立,有助于科學(xué)家進(jìn)一步理解氣候變化的規律。研究論文發(fā)表在最近出版的《美國國家科學(xué)院院刊》上。

云是導致氣候變化的主要因素,尤其在淺海地區大氣層,它們在亞熱帶海洋上空形成了巨大的云層,將部分太陽(yáng)能量反射回太空,給大氣降溫。研究人員解釋說(shuō),正像獵食動(dòng)物和被獵食動(dòng)物群體的擴張與收縮互為消長(cháng)一樣,模擬動(dòng)物世界中獵食周期的方程,也能模擬云雨變化的周期:過(guò)多降雨會(huì )使天空的云大大減少,而隨著(zhù)云的慢慢生長(cháng),會(huì )帶來(lái)再次降雨。就像草的數量影響了牧群的大小,空氣中的懸浮微粒是“養”云的雨核,其數量也是相對的,圍繞微粒形成微小的雨滴,飄在高空而不會(huì )降落下來(lái)。

研究人員根據以往對海洋層積云的研究數據,用了3個(gè)類(lèi)似獵食模型簡(jiǎn)單方程,構建了模擬云雨系統動(dòng)態(tài)變化的模型:第一個(gè)好像瞪羚與獅子;第二個(gè)好像雙人自行車(chē)的聯(lián)動(dòng):降雨好比是“獵食者”,降雨周期總是緊隨云團達到峰值之后而來(lái),云在損失以后會(huì )以同樣的比率得到補充,由此形成一種穩定狀態(tài);第三種是混亂,當獵食群體失控或強降雨破壞了整個(gè)云系時(shí),會(huì )造成氣候混亂。

此外,模型還顯示,隨著(zhù)懸浮微粒數量的變化,系統會(huì )突然從一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。這也顯示出一種雙重結果的可能性:當懸浮微粒含量較低時(shí),云的形成主要取決于飄塵濃度;當懸浮微粒含量較高而達到飽和時(shí),云的形成只取決于最初的環(huán)境條件。

以色列魏茨曼環(huán)境科學(xué)研究所能量研究部的艾蘭-科倫解釋說(shuō),通過(guò)這種系統方法,“能讓我們以新的角度來(lái)觀(guān)察云、雨以及懸浮微粒之間的復雜關(guān)系,理解它們是怎樣形成的,也讓我們能從更宏觀(guān)的視野來(lái)研究空氣中懸浮微粒水平的轉變怎樣影響氣候變化?!?/span>

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