- 首先提出的问题要有亮点
最近,《自然-地球科学》(Nature Geoscience)上发表了一篇论文,声称若二氧化碳排放量持续增加,那么再过大约一个世纪,地球上的云将完全消失,进而在温室效应的基础上再将全球气温提升 8 摄氏度。
reference
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2 创新性的工作
加州理工学院(California Institute of Technology)的塔皮欧·施内德(Tapio Schneider)和两位同事进行了新的模拟计算,将云层纳入模型中。这是科学家首次研究云如何在一个潜在的反馈循环中对全球温度变化作出反应,以及它对气候产生的影响。
计算机模拟显示,如果不控制排放,在 100 到 150 年内,二氧化碳浓度达到百万分之 1200 时,更多的夹卷和更少的冷却将共同破坏层积云。
3 质疑
首先,许多研究气候的科学家指出,针对这么一小块云作出的计算不能推广到整个地球上。美国斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的云科学家乔尔·诺里斯(Joel Norris)说:“这只是一个简单的模型,仅有一个旋钮,两个档位。但地球上的旋钮很可能比这多得多。”
并且,在模型计算中,把局部模拟结果推广到全球后,云层几乎瞬间消失殆尽,被海洋吸收的热量大幅增加;而德国马克斯·普朗克气象研究所(Max Planck Institute for Meteorology)的气候科学家比约恩·史蒂文斯(Bjorn Stevens))指出,将云和海洋的联系想得如此简单,这实在有些牵强。
最后,临界点这个概念也受到质疑。华盛顿大学(University of Washington)的云科学家克里斯·布雷瑟顿(Chris Bretherton)认为这个恶性循环确实会发生,然而他也指出,二氧化碳浓度不可能在全球任何地方都一样,并且考虑到海洋和大气复杂的相互作用,云层不会突然间同时消失,这一过程将缓慢发生。
Aerosol-driven droplet concentrations dominate coverage and water of oceanic low-level clouds
《Aerosol-driven droplet concentrations dominate coverage and water of oceanic low-level clouds》发表在《Science》杂志上。该成果揭示在给定气象条件下,通过影响云水路径和运量,云凝结核(CCN)的变化可以解释海洋低云辐射强迫的大部分变化(75%)。这表明CCN对海洋低云辐射强迫的影响在之前的研究中被严重低估了,同时也意味着先前的研究可能严重低估了温室气体的增暖效应。该成果提高了现有研究对人类活动引起的气候变化的认识,也对预估未来气候变化具有重要意义。
1 .影响范围要广,比如研究云对辐射的影响。南半球海洋性低云。
气溶胶颗粒作为云凝结核引起云辐射强迫的变化是人类活动所引起辐射强迫的重要分量,也是气候评估当中不确定性最大的一项。
通过新发展的云滴数浓度(Nd)和云底上升速度(Wb)的反演方法,得到了在云底过饱和度下对应的CCN浓度,巧妙地解决了前期使用气溶胶光学信号来研究气溶胶-云相互作用的困难;通过基于气象要素对云进行分类,再针对每一类分别研究CCN对云的影响,有效地排除了气象要素的干扰。
通过影响云水路径和运量,云凝结核(CCN)的变化可以解释海洋低云辐射强迫的大部分变化(75%),这表明云凝结核对海洋低云辐射强迫的影响在之前的研究中被严重低估了,同时也意味着先前的研究可能严重低估了温室气体的增暖效应。该成果提高了现有研究对人类活动引起的气候变化的认识,也对预估未来气候变化具有重要意义。引起人们对气候模式的重新认识更为重要。罗森菲尔德的重新计算意味着其他科学家将不得不重新考虑他们的全球变暖预测 - 目前预测到21世纪末温度将升高1.5到4.5摄氏度 - 以便为我们提供更准确的诊断 - 以及预测 - - 地球的气候。
研究团队认为,在全球变暖的大背景不变的情况下,如果气溶胶确实导致比先前估计更大的冷却效应,为了抵消这部分冷却效应,那么当前温室气体的变暖效应也应该比先前的估计更大。因为温室气体会在大气中累积,而气溶胶浓度不会增加,甚至可能随着清洁能源的普及而降低。清洁能源产生的气溶胶较少,而温室气体的排放量不变的情况下,未来变暖的趋势更加明显,这意味着未来的变暖比以前的估计更大。此外,研究团队还提出了一种更有可能但尚未证实的可能性——深厚云和高云带来的加热效应也可能抵消了低云的冷却效应。
无论哪种可能性,结论都是一样的。目前全球气候预测中没有全面考虑到气溶胶对云的巨大影响和由此产生的气候效应,这导致目前对全球变暖的量化评估存在很大不确定性(1.5到4.5度),此研究的出现可以更准确的量化评估气溶胶影响云而带来的气候效应,提高未来气候预测的准确性。
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1157695
不同几何厚度(Cloud Geometrical Thickness,CGT)
降雨强度随着云顶有效半径和云厚的增加而增加。较深厚的云可以在较大Nd处形成降水并且云量下降,但浅薄的云则不可以。这个概念模型只是为了说明不同的云厚产生降水过程与Nd的关系。
对海洋上的云凝结核(CCN)气溶胶缺乏可靠估计严重限制了人们通过反射太阳辐射来量化它们对云特性和冷却程度的影响的能力,这是人为气候强迫的一个关键不确定因素。研究人员在该文章中介绍了一种将云属性归因于CCN并将气溶胶效应与气象效应隔离开来的方法。 它的应用表明,对于给定的气象学,CCN解释了云辐射冷却效应的3/4变化,主要是通过影响浅云覆盖和水路径。 这表明云辐射对CCN的敏感性比先前报道的要高得多,这意味着如果将CCN纳入目前的气候模型中,则会导致冷却过度。这暗示了未知的补偿气溶胶变暖效应可能通过深层云层。
思考
the LTS was calculated according to the difference of the geopotential temperature between the sea surface and 700 hPa. Both calculations rely on atmospheric profiles from the NCEP reanalysis data. The geographical distribution of average LTS is shown in Fig. 2B.