在過(guò)去的十年里，夏天出現(xiàn)極端天氣的次數(shù)達(dá)到了一個(gè)不尋常的程度。人類活動(dòng)引起的全球變暖可以解釋這種熱浪的逐漸增加，但其中一些特別的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間卻并不容易解釋。現(xiàn)在，德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它與在某些共振條件下大氣中形成的大強(qiáng)度慢行波有關(guān)。

2010年?yáng)|歐的熱浪和莫斯科周圍損失嚴(yán)重的森林火災(zāi)讓人們對(duì)極端天氣的危害印象深刻。雖然通過(guò)燃燒化石燃料排放二氧化碳會(huì)使大氣變暖，但在波茨坦氣候影響研究所（PIK）的研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人迪姆·庫(kù)默看來(lái)，這與歐洲或美國(guó)一些地區(qū)破壞性熱浪的增加并不相稱。他和同事斯特凡·拉姆斯托夫等人研究了大量的全球氣象數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)相關(guān)的原因可能是大氣中的氣流循環(huán)模式的改變。相關(guān)論文發(fā)表在8月11日的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

地球中緯度地區(qū)的空氣運(yùn)動(dòng)大部分以波的形式在環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)。這就是所謂的羅斯貝波（Rossby Wellen）。羅斯貝波的特點(diǎn)是波長(zhǎng)非常長(zhǎng)，一般可以達(dá)到幾千公里以上，因此也稱為行星波或者大氣長(zhǎng)波。由于是大尺度系統(tǒng)，它的移動(dòng)速度一般比較緩慢。波向北擺動(dòng)，它就從熱帶吸暖空氣到歐洲，俄羅斯或者美國(guó)；而波向南擺動(dòng)，則會(huì)帶來(lái)極地的冷空氣。波茨坦氣候影響研究所的研究表明，一些這樣的波帶來(lái)了極端天氣，并且增強(qiáng)了其強(qiáng)度。如果只是幾天的溫暖可能不會(huì)有多少影響，但是幾個(gè)禮拜的炎熱就會(huì)給人和生物系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。

斯特凡說(shuō)：“這背后是一個(gè)微妙的共振機(jī)制，這些波在中緯度地區(qū)駐留并顯著加強(qiáng)。”這項(xiàng)新研究顯示，在某些共振條件下大氣中會(huì)形成不尋常的強(qiáng)度很大的慢行波，而這導(dǎo)致了地面的極端天氣。這項(xiàng)研究的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是，這種共振事件變得更加頻繁：自2000年以來(lái)，它們出現(xiàn)的頻率幾乎是以前的兩倍。斯特凡說(shuō):“到現(xiàn)在為止，還沒(méi)有明確的行星波實(shí)際變化的證據(jù)。所以我們知道必須尋找什么，才能夠找到共振活動(dòng)增加的有力證據(jù)。”

通過(guò)理論分析和觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，科學(xué)家們認(rèn)為，這種活動(dòng)增加的原因可能與北極的變化進(jìn)程有關(guān)。自2000年以來(lái)，北極變暖比地球的其他地方大約快一倍。其中一個(gè)原因是明顯的海冰覆蓋面的萎縮。陽(yáng)光因此更少地被反射回太空，而沒(méi)有海冰覆蓋的海洋顏色更深，可以更多地吸熱而變暖。隨著北極氣溫上升，它與其他地區(qū)的溫差會(huì)減小。這個(gè)溫差恰恰是大氣流動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，而大氣流動(dòng)則決定了天氣。論文的共同作者，波茨坦氣候影響研究所主任漢斯·約阿希姆·舍恩胡貝爾說(shuō)：“行星波的主題說(shuō)明了地球系統(tǒng)敏感因素之間的相互關(guān)聯(lián)，它顯示了系統(tǒng)對(duì)我們的影響產(chǎn)生的反應(yīng)可能是不相稱的。”