本文最初发布于 The Conversation。
大多数人很难想象一场风暴会带来 6 英尺（约 1.8 米）的降雪，就像上周末布法罗地区经历的那样。但这种极端的降雪事件偶尔会发生在五大湖的东岸。
这种现象被称为“湖泊效应降雪”，湖泊在此过程中起着至关重要的作用。
这一切始于从加拿大吹来的寒冷、干燥的空气。当严寒的空气掠过相对温暖的五大湖时，它会吸收越来越多的水分，这些水分最终会以降雪的形式落下。
我是一名气候科学家，在马萨诸塞大学阿默斯特分校任教。在我教授的“气候动力学”课程中，学生们经常问，寒冷干燥的空气如何会导致强降雪。下面是其中的原理。
干燥空气如何变成雪暴
湖泊效应降雪在很大程度上受到湖面温度和湿度与上方数千英尺空中温度和湿度之间差异的影响。
巨大的温差和湿度差会产生有助于从湖中吸取水分的条件，从而导致更多的降雪。如果温差达到 25 华氏度（14 摄氏度）或更高，就会形成一个能够引发强降雪的环境。这种情况通常发生在晚秋，此时湖水仍因夏季而保持温暖，而寒冷的空气开始从加拿大席卷而来。在温差没那么极端的情况下，每年秋季都会发生较温和的湖泊效应降雪。
风在湖面上的路径也很重要。冷空气在湖面上方停留的时间越长，从湖中蒸发的水分就越多。较长的“风程”（即水面距离）通常会导致比风程短的情况产生更多的湖泊效应降雪。
想象一下，一股来自西方的风恰好能够沿着伊利湖全长 241 英里（约 388 公里）的长度吹拂。这接近于布法罗在 2022 年 11 月 17 日开始的这场风暴中所经历的情况。
一旦雪到达陆地，海拔高度会产生额外的效应。从湖泊向上倾斜的陆地会增加大气中的抬升作用，从而提高降雪率。这种机制被称为“地形效应”。位于安大略湖和纽约西部阿迪朗达克山脉之间的图格山高原，以其令人印象深刻的降雪总量而闻名。
在典型的年份，五大湖“背风坡”（即下风处）的年降雪量在某些地方接近 200 英寸（约 508 厘米）。
布法罗等地的居民对这种现象深感了解。2014 年 11 月 17 日至 19 日，该地区部分地区在一场史诗级的湖泊效应事件中降雪量高达 6 英尺（约 1.8 米）。积雪的重量压塌了数百座屋顶，并导致了十多人死亡。
布法罗地区的湖泊效应降雪通常仅限于风直接从湖面上吹来的狭窄区域。在 90 号州际公路上行驶的司机，在短短 30 到 40 英里的路程中，可能会从阳光明媚的天空进入暴风雪，然后又回到阳光明媚的天空。
气候变化的作用
气候变化是否在湖泊效应降雪机器中发挥作用？在某种程度上。
美国中西部北部地区的秋季已经变暖。冰层阻止湖水蒸发到空气中，而且冰层形成的晚于过去。夏季气温升高导致秋季湖水温度升高。
模型预测，随着气温进一步升高，将会出现更多的湖泊效应降雪。但随着时间的推移，气温升高将导致更多的降水以湖泊效应雨的形式落下，而这种情况在早秋时节已经发生，而不是降雪。
披露：Michael A. Rawlins 获得美国能源部、美国国家航空航天局和美国国家科学基金会的资助。.
