云雨動態模型

七年前的氣象數學模型預測中...

一群瞪羚和一團云有什么共同點？人類產生的空氣懸浮微粒又是怎樣影響著降雨方式？據每日科學網近日報道，以色列魏茨曼環境科學研究所和美國國家海洋和大氣管理局地球系統研究實驗室科學家合作，共同構建了一種新的數學模型，用來描述云、雨和空氣中的懸浮微粒之間的動態關系。該模型正是仿照了自然界獵食與被獵食動物的種群動態變化模型而建立，有助于科學家進一步理解氣候變化的規律。研究論文發表在最近出版的《美國國家科學院院刊》上。

云是導致氣候變化的主要因素，尤其在淺海地區大氣層，它們在亞熱帶海洋上空形成了巨大的云層，將部分太陽能量反射回太空，給大氣降溫。研究人員解釋說，正像獵食動物和被獵食動物群體的擴張與收縮互為消長一樣，模擬動物世界中獵食周期的方程，也能模擬云雨變化的周期：過多降雨會使天空的云大大減少，而隨著云的慢慢生長，會帶來再次降雨。就像草的數量影響了牧群的大小，空氣中的懸浮微粒是“養”云的雨核，其數量也是相對的，圍繞微粒形成微小的雨滴，飄在高空而不會降落下來。

研究數據

研究人員根據以往對海洋層積云的研究數據，用了3個類似獵食模型簡單方程，構建了模擬云雨系統動態變化的模型：第一個好像瞪羚與獅子；第二個好像雙人自行車的聯動：降雨好比是“獵食者”，降雨周期總是緊隨云團達到峰值之后而來，云在損失以后會以同樣的比率得到補充，由此形成一種穩定狀態；第三種是混亂，當獵食群體失控或強降雨破壞了整個云系時，會造成氣候混亂。

環境條件

此外，模型還顯示，隨著懸浮微粒數量的變化，系統會突然從一種狀態轉變為另一種狀態。這也顯示出一種雙重結果的可能性：當懸浮微粒含量較低時，云的形成主要取決于飄塵濃度；當懸浮微粒含量較高而達到飽和時，云的形成只取決于最初的環境條件。

以色列魏茨曼環境科學研究所能量研究部的艾蘭-科倫解釋說，通過這種系統方法，“能讓我們以新的角度來觀察云、雨以及懸浮微粒之間的復雜關系，理解它們是怎樣形成的，也讓我們能從更宏觀的視野來研究空氣中懸浮微粒水平的轉變怎樣影響氣候變化。”