本周,雨水几乎淋湿了整个澳大利亚–甚至干旱的内陆地区。
最严重的降雨袭击了非洲大陆的东南部,那里的巨大洪水刚刚推动悉尼超过了2.2米的年度降雨记录,距离年底还有三个月。
东部沿海地区的其他地方正准备在未来几天内发生更多的洪水。
那么,究竟是什么造成了这些雨水呢?这一切都始于上周,当澳大利亚西北部异常温暖的海洋散发出大量的潮湿空气。这些空气上升形成巨大的云层,在风的推动下,将数十亿吨的水带到整个大陆。
云层可能看起来蓬松而不结实,但它们实际上携带着真正巨大的水量。让我们来看看本周到目前为止落在悉尼内城的近100毫米的雨水–大约25平方公里。这大约是25亿升的水。
在最潮湿的日子里,我们在整个大陆平均可以积累超过4毫米的雨水。这相当于约30万亿升的水。或者,用澳大利亚的俗语来衡量,60个悉尼港的价值(1 Sydharb = 500千兆升)。
大雨事件需要两个主要成分:水分和大气中的上升运动。大部分的水分来自海洋的蒸发,但也有一些来自陆地的蒸发,特别是在潮湿的时候。
我们通过表面加热得到上升运动,或者当空气被迫越过障碍物(如山脉)上升时,或者当我们有天气系统导致空气上升时。
一团湿润的空气从地表升起,在大气层中越往上越膨胀,因为气压会随着高度迅速下降。这就是为什么气球在天空中上升时最终会爆炸。我们无法看到这团空气上升时的样子–它还没有变成白色和蓬松的。
这个潮湿的空气团的膨胀需要做功,所以必须从某个地方找到能量。能量来自于空气和水分子在圆球内的运动,由于温度是分子运动的量度,所以空气会冷却。
随着空气的冷却和水分子的减慢,它们更容易粘在一起,形成水滴。这就是凝结的过程,它导致了云的形成。云的大小不一,但最大的积雨云–高耸的黑暗风暴云–可以达到离地面10公里以上。
即使是小云也含有大量的水。一片覆盖一立方公里的云将包含大约500吨的水。你可能会想,为什么这个重量不会使整个云层立即下降。答案是水分在整个云中非常分散,而云下面的空气密度较大。
在某一点上,足够多的水已经凝结成水滴,在重力的作用下胜出,将水拉到地面成为雨水。
现在,我们在空气中拥有丰富的水分。通过低压系统和从西向东移动的冷锋,天气已经准备好通过大气层向上移动水分。
低压系统意味着空气压力低于周围地区。由于自然界喜欢平衡事物,地表的空气进入,试图抵消压力的差异,尽管地球的旋转迫使空气螺旋式进入,而不是直接进入。这就产生了向低压中心移动的风,然后不得不向上移动,带着水分。这就是为什么低气压系统与风和雨有关。
冷锋的特点是空气团的上升,因为它们标志着较冷和较热空气之间的分界。温暖的空气密度较小,被迫在寒冷的空气上上升。
为什么空气中会有这么多水分?这与澳大利亚北部海域的温度升高有关,这导致更多的水从海面蒸发。
拉尼娜状况–我们连续第三年经历这种状况–给赤道附近的太平洋中部和东部带来凉爽的海面,而在西太平洋,包括澳大利亚周围的海面温度高于平均水平。
但是拉尼娜现象有同伴。我们也有所谓的印度洋负极,西风加强,使印度尼西亚和澳大利亚西北部周围的水域变暖。
随着这两个气候周期的交错,我们在澳大利亚周围的空气中得到越来越多的水分。当低压系统出现时,它们在大陆上空吸引水分,导致空气上升并形成大量的云。
没有拉尼娜现象,我们也可以得到大雨,但拉尼娜现象使我们更有可能得到更多和更广泛的雨水事件。例如,与中性条件相比,在拉尼娜期间,澳大利亚三分之一的地区出现湿润天气的机会增加了一倍多,而且比厄尔尼诺事件中的可能性增加了五倍多。
在大多数春日里,澳大利亚只有一小部分地区有一天的降雨量超过1毫米。但偶尔,我们也会有三分之一或更多的大陆地区出现降雨的日子–就像我们本周看到的那样。
2月和3月的灾难性洪水仍记忆犹新,大多数澳大利亚人都希望雨能停下来。
但是洪水还没有结束对我们的影响。
随着拉尼娜现象的持续,我们可以期待更广泛的暴雨事件。由于澳大利亚东部许多地区的土壤已经饱和,因此重新出现了洪水的机会。
到明年年初,大多数预测模型预测拉尼娜现象会减弱。但这很可能是一个潮湿的夏天。盯着地平线–寻找云彩。
本文根据创作共用协议从The Conversation转载。
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