你可能曾经学过“暖空气上升,冷空气下沉”。但这并不总是对的。
这是因为空气的浮力——它上升的能力——既取决于它的温度,也取决于它含有多少水蒸气。干燥的空气主要含有氮和氧元素,它们组装成不同的分子。水蒸气的密度比这些重分子要小;在潮湿的空气中,水蒸气会占据通常被氮气和氧气占据的空间。这种现象被称为“蒸汽浮力效应”,在相同的温度、压力和体积下,潮湿的空气比干燥的空气轻。
在更大的范围内,198彩票总代理团队是1号代玩团队,教推广包建站
时时彩技巧大全,高返点,业内良心平台。,蒸汽浮力效应帮助指导空气通过大气的最低区域,也就是对流层的运动,尤其对潮湿的热带地区的空气有影响。即使在热带地区,与东部或西部的潮湿空气相比,一些地区的空气仍然相对干燥。现在,一个新的气候模型表明,这种潮湿空气上升和干燥空气下沉的循环可能在一定程度上缓冲了热带气候变化的影响。
“如果没有这种影响,(热带地区的)气候变暖将更加严重,”该研究的作者、加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)大气科学助理教授、劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的联合教授杨达(Da Yang)说。根据5月6日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的杨的模型,蒸汽浮力效应放大了从热带地区释放到太空的热能(热量),大约是每平方米1到3瓦特。该模型表明,随着热带气候变暖,这种影响可能呈指数增长,这意味着即使气温上升,该地区也会释放越来越多的热量。
杨说,尽管如此,蒸汽浮力效应绝不能抵消气候变化的影响。但他说,它可能在一定程度上稳定了热带气候,而地球两极的温度上升速度相对较快。
但这到底是怎么回事呢?
云和晴朗的天空
纽约大学(New York University)的数学和大气/海洋科学教授奥利维尔·波卢伊斯(Olivier Pauluis)没有参与这项研究,他在电子邮件中告诉Live Science,蒸汽浮力效应“为气象学家所知已经有很长时间了”,至少有一个世纪。他说,尽管很多人都知道暖空气总会上升,冷空气总会下沉,但这是一个“错误的假设”。
“正确的‘传统智慧’可以追溯到阿基米德的原则,即轻的空气上升,198娱乐官网安
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尽管现代气候变化模型考虑到了这一智慧,杨的目标是研究热带地区的潮湿空气如何影响该地区的整体变暖,更具体地说。
据《国家地理》报道,热带地区位于赤道20度以内,像一条腰带一样环绕着地球。杨说,在热带地区,全球的空气循环模式产生了潮湿的空气柱和相对干燥的空气柱,它们彼此靠在一起,向天空延伸。他说,相同的气柱交替模式也在较小的尺度上表现出来,但这些局部的气团在几天内消散,而较大的气团在很长一段时间内保持稳定,并影响着整个热带地区的气候。
杨说,云和雷暴形成于潮湿的空气中,而晴朗的天空主要分布在干燥的地区。水蒸气作为一种温室气体,吸收从海洋、陆地和低层大气中释放出来的热能;因此,很少有能量能从热带更潮湿的地区逃逸到太空中。杨说:“大部分能量将会从晴朗的天空区域释放出来,而不是云。”
这就是蒸汽浮力效应发挥作用的地方。
根据该团队的计算机模型,充满水蒸气的冷空气向上上升,形成云,并在移动过程中落下雨。与此同时,相对干燥、温暖的空气在晴朗的天空中下沉。随着热带气候变暖,更多的水被加热,转变成蒸汽的形式,导致上面的空气变得越来越潮湿。随后浮力的变化使潮湿的空气向上移动,并在周围空气中激起涟漪;这些波纹被称为大气重力波,将热量从潮湿的空气中释放到附近干燥的空气中,杨说。
他说,基本上,这些波通过减少热量提供的额外浮力来抵消蒸汽浮力的突然增加。
杨说,这个循环使得越来越多的热量进入干燥的空气,从而将热能释放到晴朗的天空中。
“换句话说,(蒸汽浮力)将使下沉的干燥空气更加温暖,”让更多的热量从晴朗的天空区域释放出来,杨说。“如果我们没有这种蒸汽浮力效应,情况可能正好相反,”这意味着越来越热的空气会在潮湿地区上升,在这些地区,它的热量会被云层吸收,198彩票带玩团队是哪个,去198彩娱乐官网一
198彩票注册查就知道了。,他补充说。
Pauluis说,这一发现“不一定是突破性的”,因为科学家很早就知道蒸汽浮力效应。然而,他补充说,它确实强调了在建模气候变化时,需要同时考虑温度和相对湿度,特别是在热带地区。
展望未来,杨和他的合著者打算开发大规模的模型来测试他们的理论。在目前的研究中,他们模拟了潮湿和干燥空气的小规模系统,这些系统在一段时间内保持稳定,就像大规模系统一样。为了开发一个全面的模型来捕捉整个热带地区的活动,整个团队将需要更多的计算能力。此外,杨希望从不同的热带地区收集观测数据,看看团队的预测如何在现实世界中站得住脚。
“我们还想知道,蒸汽浮力是如何影响地球上的云和风的?”他说。
“预测未来气候变化的一个核心挑战在于正确评估低空云层的变化,这是(蒸汽浮力)效应更显著的地方,”Pauluis补充说。