一个没有云的世界? 气候科学家说,几乎不清楚

一个没有云的世界? 气候科学家说,几乎不清楚

低张海洋云

Stocktrek Images,Inc. / TheAlamy股票照片
一个没有云的世界? 气候科学家说,几乎不清楚

在一个变暖的世界里,悬浮在海洋上方的灰色云层是否会突然消失? 是的,如果你相信昨天在“ 自然地球科学”上发表的一项 - 以及 对它的 。 如果大气二氧化碳(CO 2 )水平增加三倍 - 考虑到过去的人类排放速率,这种情况不太可能,但并非难以置信 - 这些层积云可能会在可怕的反馈循环中消失。 较少的冷却云意味着地球变暖,这反过来意味着更少的云,导致变暖的温度上升8°C - 这是一个惊人的,改变世界的变化。

但许多研究云的气候科学家正在反对这项研究,认为它对一小块大气层的分析并不适用于整个地球。 加利福尼亚州圣地亚哥斯克里普斯海洋研究所的云科学家乔尔诺里斯说,这是一个“简单的模型,基本上有一个带有两个设置的旋钮”。 “但地球很可能比这更多的旋钮。”

虽然它们很复杂,但气候模型很难处理云。 凝结水分和湍流空气形成比模型小的尺度的云可以直接模拟,因此他们使用近似来表示这种行为。 为了更好地理解云,科学家们开发了高分辨率涡流模拟,重新创造了大气层的生命周期,包括气候模型无法直接处理的云形成的关键物理学。

几年前,一个的项目研究了2°C温度上升对低海洋云的影响。 出现了两种动力,导致云变薄,加剧了变暖。 首先,较高的温度允许更多的干燥空气从上方穿透薄云,防止它们变厚并反射更多的太阳能量。 其次,增加的二氧化碳水平在云顶附近捕获热量,防止其冷却。 因为这种冷却驱动形成云的湍流,所以这种效应可能阻碍云的形成,从而加剧进一步的变暖。 如果排放继续下去,这些低云会融化掉似乎是合理的。

对全球模型处理云的能力有多么沮丧是帕萨迪纳加州理工学院(加州理工学院)气候动力学家和新研究的主要作者Tapio Schneider 开始建造主要原因。 被称为气候机器,它将使用人工智能学习涡流模拟和卫星观测,以改善其云渲染。 这样做首先意味着与他的团队一起构建他们自己的涡流模拟,可以动态地与海洋相互作用或耦合,允许模拟云刺激变暖,反之亦然。

这项新研究使用了在气候机器之前建立的早期涡流模拟,显示了其他人之前发现的相同反馈。 但施耐德的二氧化碳浓度比大多数人高得多。 由于水平达到了百万分之1200,是现在的三倍,如果没有努力阻止气候变化,下个世纪就可以实现这一目标 - 低云层迅速消失。

如果不是特别新颖,模型结果本身看起来很坚固。 然而,几位云科学家反对施奈德采取的下一步措施:将他的涡流模拟的结果推断到每个具有类似层积云层的区域,该模拟只代表一个似乎容易发生云损失的地方。 这样做导致所有这些云几乎立刻消失,让更多的太阳能量突然被黑暗海洋吸收。 德国汉堡马克斯普朗克气象研究所的气候科学家比约恩史蒂文斯说,认为云和海洋将以如此简单的方式连接在一起是一个延伸。 “这种耦合的方式不会对结果产生信心。”

毫无疑问,这些反馈将会发挥作用。 西雅图华盛顿大学的云科学家Chris Bretherton说,过去的工作已经证明了这一点。 “但它们都会在不同时间以不同浓度的二氧化碳在不同的地方发生。 这将使一切顺利。“不会有突然的转折点,所有的云消失了。 它会逐渐发生,受海洋和大气的复杂反应影响。 “这就是我对此提出质疑的地方,”布雷舍顿说。 “我认为引爆点不对。”

新加坡劳伦斯利弗莫尔国家实验室的大气科学家斯蒂芬克莱恩补充说,新模型非常简单,缺乏诸如天气噪声之类的东西,它只能模拟快速过渡。 “由于这些简化,我发现他们工作的'临界点'性质是不可信的。”

施耐德坚持他的解释。 “我找出了所有可能的错误原因,但他们用完了,”他说。 他补充说,其主要含义是气候模型需要更好地处理云。 “我们不应该自信地相信模型来预测到22世纪的未来。 可能还有其他模型不能捕获的东西。“

Bretherton说更多云解析模型即将推出。 “在接下来的几年里,我们将拥有能够以更加可辩护的方式完成[施奈德的工作]的全球模型。”Bretherton本身也在开发这样一个模型,它还依靠涡流模拟为其模拟提供动力。 令他惊讶的是,他补充说,最初的运行这些云超过预期。

与此同时,加州理工学院的气候模式还需要几年时间才能实现。 但是,施奈德两年前开始推动开发模型并非巧合,他见证了他的涡流模拟消除了云。

印第安纳州西拉斐特普渡大学的古气候学家Matthew Huber补充说,看看这种趋势是否延伸到他正在开发的气候机器将是一个有趣的测试。 全球模型可能会捕捉到这种类型的动态 - 或者它可以表明气候系统总体上以某种方式在其系统中以较小的尺度缓冲这种“歪曲”。 “这确实是开发这种新模式的唯一原因,”他说,“预测气候意外。”

*更正,3月5日,上午10点10分:这个故事的早期版本表明气候机器将由本研究中使用的涡流模拟提供动力。 该模型将使用新的专用涡流代码。