几乎所有的大气科学教科书都会说,飓风本质上是一种潮湿的现象——它们以温暖潮湿的空气为燃料。但根据新的模拟,风暴也可以在非常寒冷、干燥的气候中形成。
研究中出现的这种寒冷干燥的气候不太可能成为地球上的常态,尤其是在气候变化正使世界变得更温暖、更潮湿的情况下。但这些发现可能会对其他行星上的风暴和飓风的内在特性产生影响,大多数科学家和教育工作者目前认为这是正确的。
普渡大学(Purdue University)地球、大气和行星科学助理教授丹·哈瓦斯(Dan Chavas)说:“我们有关于飓风在地球上习惯的温度下如何运作的理论,从理论上讲,如果我们搬到一个更冷、更干燥的气候,这些理论应该仍然适用。”“我们想知道飓风是否真的需要水。而我们已经证明,它们不是——但在一个非常不同的世界里。”
在我们现在生活的世界里,飓风需要水。当它们到达陆地时,它们就会死亡,因为它们蒸发的水耗尽了它们的能量——但事实并非如此。研究结果发表在《科学》杂志上大气科学杂志。
“仅仅因为液体和蒸汽之间没有改变相并不意味着飓风不能形成,”哈瓦斯说。
在与麻省理工学院大气科学助理教授蒂莫西·克罗宁的合作中,他使用了一个计算机模型来模拟一个非常基本的大气,并不断产生飓风。在一般的飓风场景中,这看起来像一个底部有海洋的盒子,但哈瓦斯调整了它,使其表面干燥或冷却到通常产生飓风的温度以下。
最冷的模拟是在240华氏度(-28华氏度)下进行的,产生了数量惊人的气旋。这些寒冷、干燥的风暴通常比地球上的飓风更小、更弱,但它们形成的频率更高。
随着温度下降,空气中的水分会减少,这就解释了为什么低温和干燥的表面在实验中会产生相似的结果。在240度的温度下,空气所能容纳的水蒸气大约是现代热带地区典型温度下的100倍。
有趣的是,在一定的温度和湿度范围内根本没有形成气旋。从250到270开尔文(-10华氏度到26华氏度),没有飓风形成,尽管研究人员不确定原因。在280开尔文(44华氏度)时,大气中再次充满了气旋。
哈瓦斯说:“也许这意味着存在飓风存在的理想状态,而我们目前生活的世界就是这样。”“或者你可能在另一个没有水的世界,但它仍然能够产生许多飓风。当人们考虑我们是否可以生活在像火星这样干燥的岩石行星上时,这可能是值得考虑的事情。”
这样的行星可能比地球上发生的飓风还要多。因为很难研究其他行星的大气层,科学家们必须利用他们对地球的了解和对大气层功能的基本理解。
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