Динамісти флюїдів знайшли закон масштабування, математичну формулу, яка пов'язує розмір блокуючих подій із шириною, широтою та силою струменевого потоку, всі вони добре вивчені та виміряні. (Кредит: П. Хассанзаде / Райс)
"Блокування подій" призвело до найбільш смертельних теплових хвиль століття 21ст. Ці засторожені погодні системи високого тиску збільшаться через зміни клімату, виявляють дослідження.
Атмосферні блоки блокування - це середньоширокі системи високого тиску, які залишаються на місці днями і навіть тижнями. Залежно від того, коли і де вони розвиваються, блокування подій може спричинити посуху або зливи та теплові хвилі або холодні заклинання. Блокування подій спричинило смертельну теплову хвилю у Франції в 2003 та в Росії в 2010.
Використовуючи дані двох наборів комплексних моделей кліматичної моделі, дослідники виявляють, що площа блокування подій у північній півкулі збільшиться на цілих 17% за рахунок антропогенні зміни клімату.
Чи будуть посилюватися події блокування?
Педрам Хассанзаде, доцент кафедри машинобудування та земних, екологічних та планетарних наук в Університеті Райсу, використовує обчислювальні, математичні та статистичні моделі для вивчення атмосферних потоків, пов’язаних із широким спектром проблем від надзвичайних погодних явищ до енергії вітру.
Він каже, що дослідникам все більше цікавилося дізнатись, як зміни клімату можуть вплинути на блокування подій, але більшість досліджень зосереджувались на тому, чи будуть блокуватися події частішими, оскільки атмосфера потеплішає через викиди парникових газів.
"Дослідження в минулому розглядали, чи отримуєте ви більш-менш блокуючі події зі зміною клімату", - говорить він. «Питання, яке ніхто не задавав, - чи зміниться розмір цих подій чи ні.
“І розмір дуже важливий, оскільки блокуючі події є більш вражаючими, коли вони більше. Наприклад, якщо система високого тиску стає більшою, у вас з’являться більші теплові хвилі, які впливають на більшість людей, і ви, швидше за все, отримаєте сильніші теплові хвилі ».
"Елегантно простий результат"
Ебрагім Набізаде, аспірант машинобудування в технічній школі Брауна Райса, вирішив відповісти на питання два роки тому. Використовуючи ієрархічний підхід моделювання, він розпочав експерименти над моделлю атмосферних турбулентностей, що набагато простіше, ніж реальна атмосфера.
Проста модель, яка фіксує фундаментальну динаміку блокування подій, дозволила Набізаде зробити велику розвідку. Внісши незначні зміни в той чи інший параметр, він провів тисячі моделей. Потім він застосував потужну техніку розмірного аналізу під назвою теорема Бакінгем-Пі, яка часто використовується при проектуванні великих і складних інженерних систем, що передбачають потоки рідини, для аналізу даних.
Метою було знайти закон масштабування, математичну формулу, яка описувала розмір блокуючої події за допомогою змінних, які кліматологи вже вивчають та розуміють. Набізаде почав із законів масштабування, розроблених для прогнозування розміру повсякденної погоди, але він виявив, що жодна зі змінних не передбачає блокування подій.
Його наполегливість врешті-решт окупилась простою формулою, яка пов'язує область блокуючих подій із шириною, широтою та силою реактивна струмінь, всі вони добре вивчені та виміряні.
"Я нещодавно говорив про це, і один із людей після цього підійшов і сказав:" Це магічно, що ці повноваження складаються і раптом ти отримуєш правильну відповідь ". Але для отримання цього елегантно простого результату знадобилося багато роботи Ебрагіму », - говорить він.
Дивлячись на цифри
Одного разу Nabizadeh проаналізував дані багатьох моделей і провів порівняння, яке включало сторінку за сторінкою цифр, а Хассанзаде каже, що розкриття закону про масштабування було заохочене малоймовірним джерелом: лінією в офісі посвідчення водія.
Хассанзаде і Набізаде отримали ліцензії близько тижня, і вони мали достатньо часу для вивчення результатів, поки вони чекали. "Ви повинні сидіти, і вам нічого не робити", - говорить Хассанзаде. "Тоді, дивлячись на ці цифри годинами, ми зрозуміли, що це правильне масштабування".
Вони також порівняли результати простої моделі з результатами все складніших моделей погоди та клімату Землі. Набізаде говорить, що закон про масштабування передбачив зміни розміру майбутніх подій, що блокують зиму в комплексних моделях кліматичної моделі з надзвичайною точністю.
"Це краще для зимових подій, ніж літні події з причин, яких ми ще не розуміємо", - говорить Набізаде. "Наші результати передбачають, що майбутні дослідження повинні зосередитись на кращому розумінні літніх блоків, а також на тому, як більші блоки блокування можуть вплинути на розмір, масштабність та стійкість екстремальних подій, таких як теплові хвилі".
Додаткові співавтори - з Національної лабораторії Лоуренса Берклі та Каліфорнійського університету, Девіса та Державного університету Колорадо.
Підтримка досліджень отримала NASA, Національна програма досліджень академій Національної академії, Міністерство енергетики та Національний науковий фонд. Проект XSEDE, що підтримується NSF, та Центр дослідницьких обчислень Райса у партнерстві з Інститутом інформаційних технологій Кена Кеннеді Райса забезпечили обчислювальні ресурси.
Суміжні книги
Бурі моїх онуків: правда про майбутню кліматичну катастрофу та наш останній шанс врятувати людство
Джеймс Хансен
Доктор Джеймс Хансен, провідний світовий кліматолог, показує, що саме всупереч враженням, яке сприйняла громадськість, наука про зміни клімату стала ще чіткішою та гострішою з моменту виходу твердої обкладинки. В Бурі моїх онуків, Хансен вперше висловлюється з повною правдою про глобальне потепління: планета буває ще швидкішою, ніж раніше визнана, кліматична точка не повертається. Роз'яснюючи науку про зміну клімату, Хансен малює руйнівну, але надто реалістичну картину того, що відбудеться в житті наших дітей та онуків, якщо ми будемо слідувати курсу, яким ми йдемо. Але він також оптиміст, показуючи, що ще є час, щоб вжити термінових, рішучих дій, які потрібні - ледь-ледь. Доступний на Amazon
Екстремальна погода та клімат
К. Дональд Аренс, Перрі Дж. Самсон
Екстремальна погода та клімат - унікальне підручникове рішення для швидкозростаючого ринку непрофільних наукових курсів, орієнтованих на екстремальну погоду. Завдяки сильному фундаментальному висвітленню науки метеорології, Екстремальна погода та клімат знайомить з причинами та наслідками екстремальних погодних умов та умов. Студенти вивчають метеорологічну науку в контексті важливих і часто знайомих погодних явищ, таких як ураган "Катріна", і вони досліджуватимуть, як прогнозовані зміни клімату можуть впливати на частоту та / або інтенсивність майбутніх екстремальних погодних явищ. Захоплюючий масив фотографій та ілюстрацій впливає на інтенсивність погоди та її часом руйнівний вплив на кожну главу. Ця книга, написана авторитетним та унікальним авторським колективом, поєднує висвітлення, що міститься в текстах провідних на ринку Дона Аренса, із розумінням та технічною підтримкою співавтора Перрі Самсона. Професор Самсон розробив курс екстремальної погоди в Університеті Мічигану, який є найбільш швидкозростаючим науковим курсом в університеті. Доступний на Amazon
Повені в мінливому кліматі: екстремальні опади
автор Рамеш С. В. Теегаварапу
Вимірювання, аналіз та моделювання екстремальних подій опадів, пов'язаних з повеней, є життєво важливим для розуміння змін кліматичних впливів та мінливості. У цій книзі наведені методи оцінки тенденцій цих подій та їх впливу. Він також дає основу для розробки процедур та вказівок щодо кліматично-адаптаційної гідрологічної інженерії. Академічні дослідники в галузі гідрології, зміни клімату, метеорології, екологічної політики та оцінки ризиків, а також професіонали та політики, які працюють у сфері зменшення небезпеки, інженерії водних ресурсів та адаптації до клімату, вважають це безцінним ресурсом. Доступний на Amazon
Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, і ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.
