赤道洋麵上的“大氣湖”是什麼?
提到“大氣河(Atmospheric River)”,不少人已很熟悉,是指出現在大約1.5公里高空的大氣水汽密集輸送帶,寬可達數百公里,長可綿延數千公里。
2021年12月16日,在美國地球物理學會(AGU)秋季會議上,來自美國邁阿密大學的布萊恩·馬佩斯(Brian Mapes)教授提出了一個新的大氣概念,或稱作新的天氣現象,介紹了關於“大氣湖(Atmospheric Lakes)”的發現和研究成果。
什麼是大氣湖?
空中某處水汽密集區
相比“大氣河”,“大氣湖”的尺度要小很多,實際上是指空中某處的水汽密集區,像懸浮在空中的水池。顧名思義,湖泊不會像河流那樣奔流不息,而是呈現相對穩定的狀態,活躍的對流雲團在空中某一區域緩慢移動,與大多數風暴有所區別的是“湖”中沒有顯著的渦旋風場。馬佩斯教授最先發現的“大氣湖”是在赤道附近的南亞季風區西側的印度洋上空,從季風的水汽流場中分離而出,形成孤立的水汽柱狀體(ColumnWater Vapor,CWV),其主要特徵是含有足以產生降雨的高度集中的水汽,赤道附近平靜的風場使“大氣湖”緩慢向西漂浮移動,逐漸向非洲沿岸靠近。
透過對5年多的衛星資料做進一步分析,馬佩斯教授共發現了發生在不同季節的17個“大氣湖”,持續時間超過6天,且都出現在赤道附近10度範圍內。離赤道更遠處也會有“湖”出現,但往往會演變成為熱帶氣旋,這顯然與科里奧利引數f有關,f在赤道處為零,隨著緯度上升會逐步增大,引起渦度增加。從目前統計結果看,“大氣湖”發生的頻次不算高,每年有幾次,每次會持續一些天。“大氣湖”並不是憑空產生的,它與發生在印度-太平洋地區的“大氣河”密切相關。當快速移動的“河流”穿過非洲東部海岸區域時速度會變慢,一些溼氣團會脫離“河流”,形成“大氣湖”。
如果“大氣湖”的水汽能產生降水,就可在地面上形成幾釐米深、上千公里寬的積水區域。馬佩斯教授認為這可以為東非國家的乾旱地區解燃眉之急,那裡有數百萬人居住生活,需要降雨來維持基本生存條件,從中也可看出“大氣湖”存在的重要性。但目前氣象學家對赤道區域降水的研究存在缺陷,多數人更願意從月以上時間尺度的視角來考慮問題,逐日尺度的研究沒有得到足夠關注。馬佩斯教授認為目前僅從現象上關注到了“大氣湖”的存在和價值,進一步的研究仍在進行,如“大氣湖”是如何從暖溼的季風氣流中脫離出來的;其緩慢移動又受到哪些機制的控制,包括更大尺度系統的影響和自身發展變化的作用;在氣候變化的背景下,這些“湖”又會受到怎樣的影響等。
“大氣湖”是個新提出的概念,能否得到廣泛認同,尚有待進一步關注,但利用新的探測儀器和獲取的資料,分析大氣中存在的各類現象,揭示其中的規律和可能的影響,顯然是有效的自然探索之路。