在一些人看来,云层像兔子。在另一些人看来,它们可能看起来像被压扁的花朵。当科学家使用NASA的数据观察云层时,他们看到的情景像是一个危险标志,预示着气候正在快速恶化。
对NASA云层监测任务前七年数据的分析表明,云层在减缓地球变暖方面的作用比之前认为的要小,而且随着温室气体污染的加剧,气温可能会比预期上升得更快——或许快25%。
云层可以通过将能量反射回太空,在减缓全球变暖方面发挥重要作用。随着温度升高,云层中含有更多的液态水和更少的冰晶,这使得它们更明亮,意味着它们可以反射更多的阳光。
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然而,新的研究表明,气候模型高估了云层中冰的含量,这意味着随着温度升高,可以转化为液态的冰就更少了。
耶鲁大学博士候选人、该研究的领导者艾薇·谭表示:“当二氧化碳浓度和温度升高时,混合相云层会增加其液态水含量。” 该研究调查了含有冰和水的常见云层。“许多模型高估了混合相云层中冰的含量。”
该研究结果于周四发表在《科学》杂志上,其影响可能会使将全球变暖控制在近期联合国气候谈判中设定的限度内变得更加困难——但其他气候科学家对该研究结果持谨慎态度,并对分析结果提出了质疑。
最冷的云层充满了冰;最温暖的云层充满了水。谭和其他两位科学家的建模实验侧重于介于两者之间的云层——混合相云层,例如波状层云和蓬松的层积云,这些云层在广阔的南大洋和纽约以北的北半球周围大量存在。
在这项研究中,研究人员使用NASA的数据来指导修改一个流行的地球模型。他们在模型模拟中向云层中添加了更多的液体和更少的冰,努力创造更真实的条件。
由于冰的减少,云的亮度增加得比未修改的模型慢,因为随着温度升高,被反射液取代的冰晶更少。
气候科学的一大追求是预测当二氧化碳浓度翻倍时,地球会变暖多少——这被称为气候敏感性。当修改后的模型中二氧化碳水平翻倍时,温度至少比使用未修改的模型时高出四分之一——至少达到5°C (9°F)。
这些发现对地球的实际意义将很大程度上取决于未来排放到大气中的二氧化碳、甲烷和其他温室气体的数量以及速度。但这项发现表明,气候变化的影响将更加严重,而且它们将比地球模型此前显示的更快地变得更糟。
美国国家海洋和大气管理局的气候科学家艾萨克·赫尔德表示,他同意研究人员关于“正确了解混合相云层中冰-液比例的重要性”的观点,但他不同意全球气候模型普遍低估气候敏感性的观点。
赫尔德表示,根据过去的观测,新的研究显示的5°C或更高的气候敏感性可能是不合理的。赫尔德没有参与这项研究。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的云层建模专家马克·泽林卡表示:“诚然,这是一个相当高的估计值,这可能反映了所使用的模型本身就对敏感性较高。” 泽林卡曾与谭合作进行这项研究。但根据泽林卡对历史数据的解读,他表示将其斥为不合理“似乎为时过早”。
与此同时,谭表示,过于关注确切的数字将是一个错误。她表示,建模实验的气候敏感性结果应该“有所保留”。
这是因为该研究基于单个模型。进行实验的一个主要目的是表明气候模型中存在可以纠正的偏差。该小组希望其他科学家使用不同的模型进行类似的实验,以帮助更准确地衡量气候敏感性。
宾夕法尼亚州立大学气象学教授迈克尔·曼没有参与这项研究,他表示,假设云层冰冻过多,全球气候模型低估气候敏感性是“推测性的”,但“合理的”。
曼在一封电子邮件中表示:“这是最近几项研究之一,这些研究提供了令人警醒的证据,表明地球的气候敏感性可能位于当前不确定范围的上限。” “这意味着避免危险的2°C升温可能是一个更大的挑战。”
曼表示,新的研究结果强调了采取措施削减温室气体污染速度的紧迫性。
自工业革命前以来,二氧化碳水平上升了40%以上,达到百万分之400,而且它们继续以加快的速度上升。
迄今为止记录到的二氧化碳水平上升在全球平均气温在过去200年中上升1°C(1.8°F)方面发挥了最重要的作用。这加剧了热浪、洪水和干旱,导致2014年和2015年再次出现创纪录的高温。
联合国在12月于巴黎谈判达成了一项协议,设定了将升温限制在远低于2°C的目标。然而,世界上最大的污染国(包括中国、美国和欧洲)为保护气候而制定的计划远未达到实现该目标所需的措施。