气候学

风和云:气候的关键

通常与局部事件相关的风和云还参与大气的一般动力学并影响地球的全球气候。

让·皮埃尔·沙隆 科学档案N°78
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洪水,冰雹,龙卷风和云是最可怕的时刻,人们通常希望并预期它们会阴云密布:它们为农业提供了必要的降雨,而雪则构成了该地区的水源。山。但是它们不仅限于影响天气,它们还通过控制地球接收或发射的部分辐射,并通过减少赤道和赤道之间的温差来对气候起重要作用。两极。实际上,根据预期的气候变化,风和云的演变是其中一个问题。 吉奇 。云的范围会增加吗?它们会限制或扩大温室效应吗?风暴,旋风,飓风,龙卷风会更猛烈,更频繁吗?在气候变化成为主要问题的时候, 致力于风和云及其在快速变化的环境中的行为是合适的!

在大气中,风和云密不可分。为了使云层出现,风必须将大量潮湿的空气提升到水蒸气冷凝的高度。它还必须携带气溶胶,在其上形成液滴和冰晶的颗粒。这些气溶胶的性质(数量,大小等)取决于云的微物理特征及其是否以雨,雪,甚至雨夹雪或冰雹的形式产生。

云中涉及的能量是巨大的。在积有冰雹的积雨云中,由水蒸气以液滴形式冷凝的不到一小时释放的潜热将为法国提供(如果可回收的话)国内能源一周以上!云及其活动大大改变了大气平衡,并导致了有时剧烈的阵风的出现,例如热带气旋伴随的暴风雨和有时与雷暴相关的破坏性龙卷风。

一对夫妻

最后,风和云结合在一起,将太阳在热带地区发送的部分能量以能量(动能和势能)和热量的形式传输到温带和极地纬度。这些区域之间的自然热失衡减少了,它们更有利于人口的聚集及其活动的发展。

在致力于风的第一部分中,我们将看到风如何不仅通过侵蚀而且还通过影响地质来雕刻山脉。 通过 地球地幔的隆升(请参阅 季风造山,由K. Hodges,第8页)。

风侵蚀土壤,携带污染物并改变空气质量。传输的颗粒有两种类型:一次气溶胶(沙漠尘埃,海浪,火山灰等)和由于大气中的气体转化而产生的二次气溶胶。风无国界:每年在各大洲之间移动数亿吨的沉积物,污染物和微生物。它们对气候,植被和我们的健康有什么影响?这些问题是众多研究的主题(请参阅 尘土的全球化,由D. Griffin,第28页)。

这些气溶胶破坏了气候,因为它们吸收了一部分太阳辐射并改变了它的传播。通过冷却大气来增加其数量将部分抵消温室效应,因此将是相当有益的。但是它们对空气质量的影响令人担忧。因此,根据世界卫生组织的统计,每年仅硫磺气溶胶就造成数百人过早死亡,超过200万人死于吸入细小颗粒而导致心脏病,肺癌,哮喘。 ...预报沙尘暴和空气质量差的事件是气象部门和经批准的空气质量监测协会的责任( 阿斯卡 )在国家平台内进行合作的人 上空 和欧洲项目 麦克 (监测大气成分和气候)。为了更好地预测最关键的情况,必须对气溶胶的特征进行更精确的测量。为此,我们必须处理提款 原位 不能完全了解它们在大气中的分布情况以及卫星测量结果,而这些测量结果仍然对其特性仍然不太精确(请参见 风中的气溶胶,作者:O。Boucher,第22页)。在这一地区,污染物,雨水和风的相互作用也起着重要作用(参见 污染,雨和风,作者:B。Barret,第36页)。

第二部分专门介绍云,首先回顾一下导致世界气象组织(),描述了不同类型的云(请参阅 云的分类(由L. Lebart撰写,第44页)以及所有相关现象,例如降水,彩虹,闪电等。

衰减器还是加速器?

甚至几个世纪以来广为人知的光学现象有时也会保留其部分奥秘。因此,荣耀,那些围绕在云层上的阴影环绕的彩色光晕,使几何光学系统受到了抑制。量子效应的宏观表现,它们是数值模拟的主题。这个问题看起来并不那么琐碎。云滴对光的吸收在我们星球的辐射平衡中起着重要作用。但是,这种现象仍然知之甚少,其强度取决于存在的污染物的特性。已经进行了对云的光散射的几种模拟,但是可用计算机的能力有限,无法提供足够的精度。

正如我们所说,云也会影响污染。液滴和冰晶中混入的气体和气溶胶可以发生化学反应,形成新化合物,有时会因沉淀而滤出。酸雨就是这种情况。在没有降水的情况下,当云消散并改变大气的化学成分时,它们会释放出来(请参见 云:天空的考验,作者:M。Leriche,第80页)。

让我们不要忘记薄雾,这些“接触地面的云”。形成过程所涉及的过程的复杂性和多样性使得难以理解它们。当前的模型确定了有利于雾的出现的情况,但是其位置和时间仍然遥不可及。但是,最近的实验揭示了雾气生命周期的不同阶段,并提高了预报的质量(请参见 迷雾:神秘感被驱散,作者:T。Bergot,第56页)。

第三部分致力于风和云的暴力表现,有时甚至是破坏性表现。根据,将近90%的自然灾害是由气象,气候或水文现象造成的。每年,他们造成150万人受害,并造成约9000亿欧元的损失。

最强烈的天气现象是龙卷风,其产生的风速高达每小时500公里!然后,一切都变成了弹丸:树木,汽车,破烂的屋顶……造成的破坏是巨大的,尤其是在美国,这个受灾祸害尤其严重的国家。法国不能幸免。 2008年8月3日,龙卷风横越北部的Hautmont,夷平了一个居民区,炸死3人。

很难预测这些极端事件,因为龙卷风-短暂且地理上有限-很难观察到。如今,只能确定存在风险的区域。新的雷达和卫星以及更精确的模型将改善这些预测(请参见 解剖学 龙卷风的,作者:T。Montmerle,第110页,以及 龙卷风,早期警告 ? (J.Lubchenco,第116页)。

由于风不像龙卷风,因此热带气旋也更加令人担忧,因为它们的范围更广。此外,它们经常影响发展脆弱和人口密度高的地区。他们出生于热带地区,从海洋的温暖水中汲取能量。它们被称为北大西洋,加勒比海和东北太平洋的飓风,西北太平洋的台风,印度洋和南太平洋的飓风。最发达的地区直径可达500公里,由于暴雨,狂风和大浪潮而受到恐惧。

请记住:2005年8月29日,飓风 卡特里娜飓风 路易斯安那和新奥尔良遭受重创,造成1,800多人死亡,数万人受伤,并造成广泛破坏。 2012年10月,飓风 摧毁了海地,纽约及其地区。 2012年12月,台风 博法 截至12月17日,菲律宾已造成1000多名受害者和800名失踪。

随着气候变化,热带气旋会更频繁,更猛烈吗?这个问题远未解决(请参阅 温暖的海洋,更剧烈的飓风?,由K. Trenberth,第90页)。与其继续忍受它们,不如我们能够控制它们,使它们变形甚至阻止其发展?也许,现在该学科的研究得益于知识的增长以及更有效的手段,分析方法和计算器。

在其他暴力表现形式中,雷暴有时还伴随着令人惊讶的电和光效果,并且在大多数情况下仍是神秘的。它们值得研究,因为它们会破坏保护我们免受紫外线和宇宙射线影响的大气层(请参见 暴风雨的隐藏面孔 由É。白色,第102页)。

减少不确定性

尽管有最新进展,但与当地风和云的发展有关的机制在天气预报模型和气候预测中仍然没有很好地体现。正在进行的研究受到在广泛范围内相互作用的现象数量的限制。这种多样性需要测量系统的介入,该系统将涵盖所有涉及的过程以及来自所有这些专业领域的专家的参与。这种操作通常需要国际合作,例如经验 Hymex 魅力 目前正在地中海周围进行:它们的目标是改善对极端降水的预报以及气候变化在该区域对水资源和空气质量的影响。

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