유체 역학자들은 블로킹 이벤트의 크기를 제트 스트림의 폭, 위도 및 강도와 관련시키는 수학 공식 인 스케일링 법칙을 발견했으며,이 모두는 잘 연구되고 측정되었습니다. (크레딧 : P. Hassanzadeh / Rice)
"차단 이벤트"는 21st 세기의 가장 치명적인 열파 중 일부를 생성했습니다. 연구 결과에 따르면, 이러한 실속 된 고압 기상 시스템은 기후 변화로 인해 증가 할 것입니다.
대기 차단 이벤트는 며칠 또는 몇 주 동안 유지되는 중위도, 고압 시스템입니다. 언제 어디서 발생하는지에 따라 사건을 차단하면 가뭄이나 호우가 발생할 수 있습니다. 열파 또는 차가운 주문. 프랑스의 2003 및 2010의 러시아에서는 블로킹 이벤트로 치명적인 열파가 발생했습니다.
연구자들은 두 세트의 포괄적 인 기후 모델 시뮬레이션의 데이터를 사용하여 북반구의 블로킹 사건의 면적이 다음으로 인해 17 %만큼 증가 할 것임을 발견했습니다 인위적인 기후 변화.
차단 이벤트가 커질까요?
Rice University의 기계 공학 및 지구, 환경 및 행성 과학 조교수 인 Pedram Hassanzadeh는 계산, 수학 및 통계 모델을 사용하여 극심한 기후 사건에서 풍력 에너지에 이르는 광범위한 문제와 관련된 대기 흐름을 연구합니다.
연구자들은 기후 변화가 어떻게 블로킹 사건에 영향을 미칠 수 있는지에 대해 점점 더 관심을 가지게되었지만, 대부분의 연구는 온실 가스 배출로 인해 대기가 따뜻해지면서 블로킹 사건이 더 빈번해 질지에 초점을 맞추고 있다고 말했다.
"과거의 연구는 기후 변화로 사건을 막을 지 여부를 조사했습니다."라고 그는 말합니다. “아무도 묻지 않은 문제는 이러한 사건의 규모가 변할 것인지의 여부입니다.
“차단 이벤트가 클수록 더 영향을 미치기 때문에 크기가 매우 중요합니다. 예를 들어, 고압 시스템이 커지면 더 많은 사람들에게 영향을 미치는 더 큰 열파가 발생하고 더 강한 열파가 발생하게됩니다.”
'우아한 간단한 결과'
Rice의 Brown School of Engineering에서 기계 공학 대학원생 인 Ebrahim Nabizadeh는 2 년 전이 질문에 대답했습니다. 그는 계층 적 모델링 접근법을 사용하여 실제 대기보다 훨씬 단순한 대기 난류 모델에 대한 실험으로 시작했습니다.
차단 이벤트의 기본 역학을 포착하는 간단한 모델을 통해 Nabizadeh는 많은 탐사를 할 수있었습니다. 그는 하나의 매개 변수를 약간 변경하여 수천 번의 시뮬레이션을 실행했습니다. 그런 다음 그는 Buckingham-Pi 정리라고하는 강력한 차원 분석 기법을 사용했는데,이 기법은 종종 유체 흐름과 관련된 크고 복잡한 엔지니어링 시스템을 설계하는 데 사용되어 데이터를 분석합니다.
목표는 기후 과학자들이 이미 연구하고 이해하는 변수를 사용하여 블로킹 이벤트의 크기를 설명하는 수학 공식 인 스케일링 법칙을 찾는 것이 었습니다. Nabizadeh는 일상적인 날씨 패턴의 크기를 예측하기 위해 개발 된 스케일링 법칙으로 시작했지만 사건 차단을위한 예측 변수는 없었습니다.
그의 끈기는 결국 사건을 차단하는 영역을 폭, 위도 및 강도와 관련시키는 간단한 공식으로 보상했습니다. 제트 기류모두 잘 연구되고 측정되었습니다.
“저는 최근에 이것에 대해 이야기를했고 사람들 중 한 사람이 와서 말했습니다. '이것은 마법입니다.이 힘이 합쳐져 갑자기 정답을 얻습니다.' 그러나 우아하고 간단한 결과를 얻으려면 에브라힘이 많은 노력을 기울였습니다.”라고 그는 말합니다.
숫자를 쳐다
한 시점에서, Nabizadeh는 많은 시뮬레이션의 데이터를 분석하고 페이지의 페이지를 포함하는 비교를 생성했으며 Hassanzadeh는 스케일링 법률 발견은 가능성이 거의없는 출처, 즉 운전 면허 국의 라인에 의해 장려되었다고 말합니다.
Hassanzadeh와 Nabizadeh는 약 일주일 간격으로 라이센스를 얻었으며, 기다리는 동안 결과를 연구 할 충분한 시간이있었습니다. 하산 자데는“앉아 있어야 할 일이 없다”고 말했다. "따라서이 숫자를 몇 시간 동안 쳐다 본 후에는 이것이 올바른 스케일링이라는 것을 깨달았습니다."
또한 단순 모델 결과를 점점 더 복잡한 지구 날씨 및 기후 모델의 결과와 비교했습니다. Nabizadeh 박사는이 스케일링 법칙은 포괄적 인 기후 모델 시뮬레이션에서 미래의 겨울 차단 사건의 크기 변화를 매우 정확하게 예측했다고 말했다.
Nabizadeh는“우리가 아직 이해하지 못하는 이유로 여름 이벤트보다 겨울 이벤트에서 더 잘 수행됩니다. "우리의 결과는 미래 연구가 여름 블록을 더 잘 이해하는 데 초점을 맞추고 더 큰 차단 이벤트가 열파와 같은 극한 날씨의 크기, 크기 및 지속성에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 초점을 두어야한다고 제안합니다."
추가 공동 저자는 Lawrence Berkeley National Laboratory와 University of California, Davis 및 Colorado State University에서 온 것입니다.
이 연구에 대한 지원은 NASA, 국립 아카데미 걸프 연구 프로그램, 에너지 부 및 국립 과학 재단에서 이루어졌습니다. NSF 지원 XSEDE 프로젝트와 Rice의 연구 컴퓨팅 센터는 Rice의 Ken Kennedy Institute of Information Technology와 협력하여 컴퓨팅 리소스를 제공했습니다.
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