概念模型可以解釋雷暴雲是如何聚集在一起的

了解天氣和氣候變化是當今科學界最重要的挑戰之一。哥本哈根大學尼爾斯玻爾研究所(Niels Bohr Institute, University of Copenhagen)副教授簡?哈特(Jan Harter)的一項新的理論研究，提出了一種風暴雲自聚集的新機制。研究人員使用了來自複雜性科學的方法，並將其應用於先前建立的關於雷暴雲行為的氣象學研究。

當太陽使海洋表面升溫時，溫暖潮濕的空氣從海洋表面上升，形成高大的柱狀雷暴雲，其高度約為12公里，通常只有幾公里寬。當這些雲產生雨時，其中一些蒸發並冷卻了雲下的局部區域。這樣，最初形成雲的空氣循環就會停止，雲就會消散。如果是這麼簡單，這應該是雷雨雲的終結。然而，雲層下面的稠密空氣需要與周圍較稀薄的空氣達到平衡:「冷空氣密度更大，它會從雲層中擴散開來。陣風鋒可以與其他雲的陣風鋒發生碰撞。結果，空氣上升，產生了新的雲。這意味著有足夠多的雲的地區，更有可能引發更多的雲。「雲層較少的地區表現出雲層的進一步減少。由於能量需要進入系統，而能量來自陽光，雲團的大小是有限制的——所以我們對模型進行了限制。其結果是形成了雲集群，其間有一些無雲區域。在對熱帶海洋的觀察中也可以看到這一點。」

建立模型純粹是理論上的，但仍然能夠解釋一個現象。「這是一個理論論證，是對一種機制的建議，現在可以進行測試。雷暴雲的聚集現象已經在現實世界中被觀測到，但仍缺乏科學的解釋。如果我們對比兩個極端的情況，一個雲被創建，它最終會關閉自己。然後統計力學說沒有對流自聚集發生。將此模型與另一個模型(兩個雲創建另一個雲)進行比較，可以發生聚合。這基本上就是理論模型所能做到的。」簡·哈特繼續說道:「這種自我組織非常有趣，可以發生在從生物學到磁學的一系列系統中。

熱帶氣象學由於雲層與太陽輻射的強烈相互作用，與氣候變化有關。未來氣候中更多的聚集可能會影響到海洋變暖的程度，相對於今天的速度。預測風暴雲的聚集也可能影響丹麥的天氣，丹麥最近發生的突發洪水、下水道和地下室被淹以及基礎設施受損等事件，引發了人們對此類突發洪水成因的疑問。對雲層如何相互作用的更深入的了解可以為此類洪水的發生提供新的線索

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