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专家构 建云雨动态模型 有助理 解气候变化规律

作者:admin 发布日期:2017-7-12 关注次数: 二维码分享

一群瞪 羚和一团云有什么共同点?人类产 生的空气悬浮微粒又是怎样影响着降雨方式?据每日 科学网近日报道,以色列 魏茨曼环境科学研究所和美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室科学家合作,共同构 建了一种新的数学模型,用来描述云、雨和空 气中的悬浮微粒之间的动态关系。该模型 正是仿照了自然界猎食与被猎食动物的种群动态变化模型而建立,有助于 科学家进一步理解气候变化的规律。研究论 文发表在最近出版的《美国国家科学院院刊》上。

云是导 致气候变化的主要因素,尤其在 浅海地区大气层,它们在 亚热带海洋上空形成了巨大的云层,将部分 太阳能量反射回太空,给大气降温。研究人员解释说,正像猎 食动物和被猎食动物群体的扩张与收缩互为消长一样,模拟动 物世界中猎食周期的方程,也能模 拟云雨变化的周期:过多降 雨会使天空的云大大减少,而随着云的慢慢生长,会带来再次降雨。就像草 的数量影响了牧群的大小,空气中的悬浮微粒是“养”云的雨核,其数量也是相对的,围绕微 粒形成微小的雨滴,飘在高 空而不会降落下来。

研究人 员根据以往对海洋层积云的研究数据,用了3个类似 猎食模型简单方程,构建了 模拟云雨系统动态变化的模型:第一个 好像瞪羚与狮子;第二个 好像双人自行车的联动:降雨好比是“猎食者”,降雨周 期总是紧随云团达到峰值之后而来,云在损 失以后会以同样的比率得到补充,由此形 成一种稳定状态;第三种是混乱,当猎食 群体失控或强降雨破坏了整个云系时,会造成气候混乱。

此外,模型还显示,随着悬 浮微粒数量的变化,系统会 突然从一种状态转变为另一种状态。这也显 示出一种双重结果的可能性:当悬浮 微粒含量较低时,云的形 成主要取决于飘尘浓度;当悬浮 微粒含量较高而达到饱和时,云的形 成只取决于最初的环境条件。

以色列 魏茨曼环境科学研究所能量研究部的艾兰-科伦解释说,通过这种系统方法,“能让我 们以新的角度来观察云、雨以及 悬浮微粒之间的复杂关系,理解它 们是怎样形成的,也让我 们能从更宏观的视野来研究空气中悬浮微粒水平的转变怎样影响气候变化。”

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