研究人员提出“水力跳跃”：可在超级单体雷暴之上驱动平流层水化的发生

科学家们对剧烈的雷暴如何推动水蒸气从对流层--最接近地球表面的大气层--注入平流层提供了新的见解。他们的研究提出了一个称为“水力跳跃(hydraulic jump)”的特征。据了解，当剧烈雷暴发展时，大多数这些风暴都是通过对流层迅速向上生长，直到它们到达对流层顶。

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由于无法进一步增长，它们的顶部就会变平从而使暴风雨呈现出独特的砧状。

然而在一些特别强大的超级单体雷暴中，剧烈的上升气流可以向上冲到平流层。这些过高的顶部可以导致砧状上方卷云(AACPs)在风暴上方几公里处形成并在那里向下扩散。

资料图

除了预示着即将发生的恶劣天气如主要的龙卷风和冰雹事件，科学家们认为这些云的形成也可能在向平流层下部注入水蒸气方面发挥重要作用，不过对此目前仍存在争议。而且，目前还缺乏一个充分的AACPs物理模型--及它们的许多特征和影响，其中包括潜在的气候反馈。

为了了解AACPs的物理特性及其在平流层水化中的潜在作用，Morgan O'Neill及其同事结合了大型涡流模拟和确凿的雷达观测。结果O'Neill等人发现，上升到平流层的风暴云就像一个地形屏障，使高空风流偏转。这在对流层的风暴下游产生了一个水力跳跃，从而促使水蒸气以一旦建立就可能超过每秒7吨的速度向平流层深处注入。

据研究人员介绍称，AACPs是这个过程的可见表现。

研究人员Jessica Smith指出：“提高对超级单体雷暴物理学的理解--结合NSA夏季平流层动力学和化学任务正在收集的新观测数据......有望在解决对流层到平流层传输的剩余不确定性方面取得重大进展、量化其目前的影响并预测这一机制将如何响应不断变化的气候条件。”

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