赤道無風(fēng)帶是因?yàn)榇髿馍仙垦芯勘砻鬟@個(gè)說明錯(cuò)了。

赤道無風(fēng)帶，是我們?cè)诟咧械乩碚n上常常提到的一個(gè)概念。最近，《地球物理研究快報(bào)》的一篇文章，提出了關(guān)于赤道無風(fēng)帶形成的新觀點(diǎn)。

在航海時(shí)代，航行在赤道附近的水手們最怕的就是被困在“赤道無風(fēng)帶”，那里是一片位于熱帶深處的氣象學(xué)上獨(dú)特的區(qū)域。至少一個(gè)世紀(jì)以來，科學(xué)家們一直認(rèn)為，赤道無風(fēng)帶缺乏風(fēng)是由于氣團(tuán)匯聚并上升造成的。然而，上月發(fā)表于《地球物理研究快報(bào)》的一項(xiàng)研究表明，情況可能恰恰相反。

“關(guān)于赤道無風(fēng)帶成因的想法源自于一個(gè)時(shí)期，那時(shí)我們對(duì)熱帶區(qū)域空氣實(shí)際流動(dòng)的情況還不是很了解，”該研究作者、德國馬克斯-普朗克氣象研究所大氣科學(xué)家Julia Windmiller認(rèn)為。“我們已經(jīng)忘記了赤道無風(fēng)帶的這種程度，以至于沒有人再費(fèi)心思考一下這個(gè)最初的論點(diǎn)。”

根據(jù)再分析數(shù)據(jù)和浮標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算得出的（左）38°W和（右）23°W附近低風(fēng)速事件頻率的季節(jié)周期。（J. M. Windmiller《地球物理研究快報(bào)》2024）

取而代之的，Windmiller提出，整個(gè)赤道無風(fēng)帶的低風(fēng)速是由大面積的沉降空氣造成的，這些空氣在地表發(fā)散，形成了晴朗無風(fēng)的日子。她的解釋挑戰(zhàn)了對(duì)這一熱帶海洋現(xiàn)象的傳統(tǒng)解釋，該現(xiàn)象曾讓水手們陷入困境，激發(fā)過詩人的靈感，也曾在很大程度上從科學(xué)文獻(xiàn)中消失。

傳統(tǒng)上，赤道附近的低風(fēng)或無風(fēng)區(qū)域被解釋為匯聚和上升的氣團(tuán)。雖然這些氣團(tuán)確實(shí)在地表產(chǎn)生了低壓、低風(fēng)區(qū)域，但這一理論只能解釋當(dāng)許多輻合區(qū)域在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)平均在一起時(shí)，赤道無風(fēng)帶的延伸區(qū)域。在短期內(nèi)，這些匯聚的氣團(tuán)覆蓋的面積不足以形成持續(xù)數(shù)天的無風(fēng)區(qū)域。

這句話比較拗口，喬老師解讀為，用原有的理論只能解釋大區(qū)域、長時(shí)間尺度的平均情況，但是具體到小的區(qū)域，短時(shí)間尺度內(nèi)，卻不適用。

赤道無風(fēng)帶是赤道附近信風(fēng)和上升氣團(tuán)匯聚的區(qū)域。受赤道熱量加熱的氣團(tuán)像氣球一樣向上漂浮，形成云，在赤道上空掀起風(fēng)暴。之后它們?cè)诔嗟滥媳本暭s30度左右沉降，形成所謂的哈德利環(huán)流。這種赤道附近匯聚和上升的空氣模式歷來被認(rèn)為是造成赤道無風(fēng)帶的原因，因?yàn)樵谏仙臍鈭F(tuán)下通常會(huì)產(chǎn)生低至無風(fēng)的區(qū)域。不過，聚焦于證明赤道無風(fēng)帶根本成因的現(xiàn)代研究很少。Windmiller表示，除非上升空氣的區(qū)域隨時(shí)間是平均的，否則對(duì)赤道無風(fēng)帶的公認(rèn)解釋不可能是完全正確的。

赤道無風(fēng)帶：傳統(tǒng)解釋。（AGU）

Windmiller分析了2001年至2021年大西洋赤道無風(fēng)帶氣象數(shù)據(jù)以及1998年至2018年的浮標(biāo)數(shù)據(jù)，以確定赤道無風(fēng)帶的邊緣，并調(diào)查該區(qū)域的低風(fēng)速事件。低風(fēng)速事件的特點(diǎn)是風(fēng)速小于每秒三米，或五節(jié)（航行所需的最低風(fēng)速），持續(xù)至少六小時(shí)。Windmiller研究了多日、每小時(shí)和每分鐘的時(shí)間尺度數(shù)據(jù)，并考慮了低風(fēng)速事件是如何隨時(shí)間演化的。

她發(fā)現(xiàn)，低風(fēng)速事件與晴朗的天氣條件、較低的氣溫和缺乏降水同時(shí)發(fā)生：這些條件表明沉降氣團(tuán)在地表發(fā)散，而非上升的氣團(tuán)。Windmiller還發(fā)現(xiàn)，低風(fēng)速事件主要發(fā)生在赤道無風(fēng)帶的內(nèi)部區(qū)域，在任何給定的時(shí)間內(nèi)，平均只有約5%的區(qū)域會(huì)發(fā)生低風(fēng)速事件(但在北半球夏季，東大西洋低風(fēng)速事件發(fā)生的頻率可高達(dá)21%)。低風(fēng)速的位置也因季節(jié)和大西洋的區(qū)域而異。

赤道無風(fēng)帶：Julia Windmiller的解釋。（AGU）

仍舊存在一些問題。Windmiller不確定是什么導(dǎo)致了赤道無風(fēng)帶的大面積沉降空氣。雖然熱帶地區(qū)的大部分空氣正在緩慢沉降，但僅憑這種影響可能不足以引起赤道無風(fēng)帶。她說，其他可能的原因包括大型對(duì)流系統(tǒng)在尾跡中留下下沉氣流，或者濕度梯度導(dǎo)致局地空氣降溫和沉降。

雖然現(xiàn)代水手們不太可能被困在赤道無風(fēng)帶了，但了解其真正的成因或許對(duì)于當(dāng)今具有意義。新的高分辨率氣候模型難以模擬低風(fēng)速區(qū)域，因此了解赤道無風(fēng)帶可能會(huì)改變模型對(duì)降水和風(fēng)型的預(yù)測(cè)。“我們不能再用以前的方法來解釋這些低風(fēng)速事件了，”Windmiller說。“我希望這是人們看到和讀到的東西，并且意識(shí)到這種解釋與我們所擁有的完全不同。”