虽然闷闷不乐的天空和壮观的空气分裂光的出现可能是一次令人兴奋的经历,但雷暴也会造成巨大的破坏。
从引发大规模野火这种恶劣的天气会造成山洪暴发、破坏性冰雹,甚至龙卷风,摧毁房屋和企业,夺走生命。
雷暴席卷大地南部大平原美国的风暴是地球上最强的此类风暴之一。 作为。。而被知道中尺度对流系统,这些风暴复合体提供高达 90%占该地区年总降雨量。
他们的强度和频率一直在增加,然而我们最好的气候模型仍然难以预测它们将如何以及何时出现。
为了帮助完善南部大平原的气候模型,德克萨斯农工大学的古气候学家克里斯托弗·莫平(Christopher Maupin)及其同事使用氧和氢同位素来追踪过去风暴的猛烈程度。
基于使用一两个额外中子的元素的水分子往往需要更多的能量来蒸发,并在凝结时释放更多的能量。 这在不同条件下被降雨分离的同位素比率留下了清晰的特征。
通过将今天的分析结果与德克萨斯州洞穴中钟乳石中发现的氢和氧同位素的历史比率进行比较,研究人员绘制出了过去天气事件的准确图像。
“这些雷暴是如此之大,即使大部分降雨发生在俄克拉荷马州,德克萨斯州的降雨仍然会带有这些巨大风暴的同位素特征,”说莫平。
“无论这些系统发生在哪里,你都可以对它们进行指纹识别,而且它们不必非常本地化才能被识别。大风暴会导致同位素特征耗尽。”
研究小组使用另一组同位素(这次测量的是铀和钍),将钟乳石和石笋的年代确定为大约 30-5 万年前的最后一个冰河时代。
通过测量氧和氢同位素沿其长度的变化,研究人员能够看到风暴从弱组织到强组织的循环,大约每千年一次。 风暴复合体的组织性越强,它们的强度和破坏力就越强。
他们发现雷暴强度的这些变化与众所周知的全球气候突然变化同时发生,即所谓的“厄施格?事件。
研究人员还发现,这些强度的增加与美国西南部降雨的减少和圣巴巴拉盆地地区大气上升流的增加同时发生。
他们认为,观察到的模式表明驱动天气的巨大全球大气波的频率或强度增加,称为罗斯比波,可能会提供为这些更大的风暴提供燃料所需的额外升力。
“现代人为气候强迫越来越倾向于放大这些概括性的因素,”该团队写道在他们的论文中。
“这项工作将有助于预测未来风暴的趋势,”解释了地球科学家考特尼·舒马赫。
“如果我们能够运行一个与洞穴记录一致的过去气候模型,并继续运行相同的模型,那么如果它与洞穴记录相匹配,我们就可以更相信它的发现。在两个模型中,如果一种同位素确实与洞穴同位素相匹配,那么你可以相信它有助于了解未来的风暴分布。”
地质学家兼土木工程师奥黛丽·豪森 (Audrey Housson) 表示,这些发现也具有潜在的实际应用价值,她在本科时就参与了这项研究:天气可以帮助我们更好地规划未来的重要基础设施,包括水资源。
这项研究发表于自然地球科学。