概念模型解释了雷暴云如何聚集在一起

了解天气和气候变化是当今科学中最重要的挑战之一。来自哥本哈根大学Niels Bohr研究所的JanHärter副教授的一项新的理论研究提出了一种新的风暴云自聚集机制，风暴云在密集的群集中聚集在一起的现象。研究人员使用了复杂性科学的方法，并将其应用于以前建立的气象学研究雷暴云的行为。该研究现已发表在“ 地球物理研究快报”上。

暴风云的生死

当太阳升温海洋表面时，温暖潮湿的空气从海洋表面升起，形成高大的柱状雷暴云，达到约12公里的高度，通常只有几公里宽。当这些云产生雨水时，其中一些会蒸发并冷却云下的局部区域。

形成云的空气的初始循环被关闭并且云消散。如果这很简单，那应该是雷雨云的结束。然而，云层下方密集的空气需要与周围密度较小的空气平衡：“冷空气密度更高，并且远离云层蔓延。形成阵风，可能与其他云层的阵风相撞。结果，空气上升，产生新的云。这意味着云层足够多的区域更容易引起额外的云层，“JanHärter解释说明(图1)。

“云层较少的区域表现出云层的进一步减少。由于能量需要进入系统，并且由于能量来自太阳光，因此云块的增长量有限 - 因此我们对模型施加了约束。”结果是云团形成，其间有无云区域。这也可以在热带海洋的观测中看到。“

将理论与现实世界现象相结合

建立模型纯粹是理论上的，但仍然设法解释现象。“这是一个理论论证，对现在可以测试的机制的建议。在现实世界中观察到了雷暴云的聚类，但仍缺乏科学的解释。如果我们对比两个极端情况，即创建一个云，它最终会自行关闭。然后统计力学表示不会发生对流自聚合。将此与另一个模型进行比较，其中两个云创建另一个云，可以进行聚合。这基本上是理论模型可以做的。这种类型的自组织非常有趣，可以发生在从生物学到磁学的各种系统中。“

由于云与太阳辐射的强烈相互作用，热带气象与气候变化有关。相对于今天看到的速度，未来气候的更多聚集可能会影响海洋变暖的程度。对暴风云聚集的预测也可能影响丹麦的天气，丹麦最近发生的事件包括突发山洪暴雨，淹没下水道和地下室以及基础设施受损，这引发了对这种突发性洪水起源的质疑。深入了解云的相互作用可以为这种洪水的发生提供新的视角。