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蓝天白云
气候模型
2021年6月3日16:00

新的研究说,气候模型的云“低估”的冷却效果

阿伊莎经脉

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06.03.21
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03.06.2021 |4:00 PM
气候模型 新的研究说,气候模型的云“低估”的冷却效果

根据新的研究,云在行星上可能对地球进行更大的冷却效果,根据新的研究。

本文,发表在自然气候变化,旨在纠正气候建模中一个“长期存在的”和“未解决的”问题,即现有的模型模拟了过多的云层降雨,因此低估了它们的寿命和冷却效果。

作者更新了现有的气候模型,用更真实的模拟“暖”云的降雨——那些只包含水的云,而不是水和冰的组合。他们发现,这种更新使得“云寿命反馈”——一个温度升高会延长云寿命的过程——几乎增大了三倍。

作者指出,最新一代的全球气候模式——第六次耦合模式相互比较项目(CMIP6) - 预测未来的气候变暖更快比其前辈们。这在很大程度上是因为新模型模拟了一个云较小的冷却效果

然而,该研究的牵头作者讲述了碳简介,在降雨模拟中修复“问题”“减少了模型预测的变暖量,大金宝搏bet188约与CMIP5和CMIP6之间的温暖增加相同的量。

由于这一点,他说,从研究中的关键外卖是“用一粒盐在CMIP6中取得额外的变暖,直到一些其他已知的云问题也固定在模型中”。

冷却云

云对全球温度的影响是一个复杂的研究领域这位科学家几十年来一直在努力。

在一个金宝搏bet188帖子发布于2018年,艾莉·霍伟伍德教授- 气候物理学教授气象部门雷丁大学- 解释云如何影响全球气温:

“低,明亮的云具有很大的冷却影响,因为它们反射了远离地球表面的阳光。由冰晶组成的高薄云对阳光或多或少透明地透明,但确实吸收了外射红外辐射,重新发出小部分,从而升温。是什么让事情更加复杂的是,在大多数地方,任何时候都有多层云。“

在这件作品中,Highwood得出结论,云在地球上具有整体冷却效果。她还概述了气候科学家在进行的广泛工作,以更准确地模拟云流程,但指出云仍然是“气候系统最有趣和挑战性的组成部分”。

随着气候变暖,科学家预计许多云会从“冷”过渡到“暖”。冷云是由冰粒子和水滴的混合物组成,而暖云只包含液体。这种相变主要通过两种方式影响云的冷却特性。

首先,云中的水滴通常比冰粒子小,使它们的表面积与质量比更大,从而使它们更容易反射阳光。这意味着当云从冷变暖时,它们的反射能力会增强。本文称其为相位反馈的“光学分量”。

其次,暖云在降水下效率较低 - 这意味着它们不会开始释放雨滴,尽可能容易作为寒冷的云。通过较少地下雨,温暖的云实现更长的寿命 - 这被称为相位反馈的“终身组件”。

Kate Marvel博士是一位助理研究科学家哥伦比亚大学美国宇航局戈达德航天研究所,谁没有参与研究,讲碳简介是,由于云反馈的光学和终身组成部分,“如果你让云更多的液体,金宝搏bet188它们会阻挡更多的阳光持续时间更长”。

'普遍存在'问题

然而,研究说明,在云流程周围的气候模型中存在许多“普遍性的”和“未经用的”问题。

作者强调了许多模型第五次耦合模型比较项目(CMIP5)过高估计暖云的反射率(光学组件),而低估了它们的寿命(寿命组件)。

约翰内斯博士Mulmenstadt地球科学家在哪里大气科学与全球变革部门188bet博彩公司怎么样太平洋西北国家实验室和研究的主要作者。他讲述了碳简介,在金宝搏bet1882010年代,发表了许多研究“表明气候模型云含有比卫星观察支持更多的冰” - 表明CMIP5模型低估了云中所含液体的液体量。

世界各地的气候莫德勒注意到这些论文并设置了更新其模型。当随后的模型套件时 -第六次耦合模型互通项目-被释放,许多人包括更大的云液体分数

云模型的这种变化产生了连锁效应,增加了“平衡气候敏感性——在许多CMIP6模型中,二氧化碳水平翻倍所导致的地球变暖量。

Mülmenstädt解释说,这是“来自CMIP6的一个大惊喜”,“很大程度上”是由于对热带以外的低云层的建模的改变南大洋.Marvel证实,“CMIP5和CMIP6气候模型之间的大多数气候敏感度的增加来自模型模拟云的变化。

CMIP6型号的高气候敏感性被吸引广泛关注在科学界,更高的气候敏感性意味着未来的变暖将比以前认为的更快、更剧烈。

然而,CMIP6模式对暖云的描述仍然不完善。在这项研究中,作者强调了云降雨过程中的一个重大“错误”——CMIP6模式中的暖云产生了过多的降雨。为了显示错误的范围,作者更新现有的气候模型包括更准确的热雨概率,然后将其结果与原始模型进行比较。

他们发现,“云生命周期反馈”——使变暖的云不那么容易下雨的过程——可能比现有模型提出的要大近三倍。这意味着CMIP6模式中的暖云太容易沉淀,而且寿命太短,导致该模式低估了云在气候系统中的冷却作用。

Mülmenstädt强调,修正这种云寿命效应对未来变暖预测的影响可能与CMIP5模式到CMIP6模式的变化一样大:

“气候模型的液体云雨太多了。我们发现,在我们所研究的模型中修复了该问题的问题将模型预测的变暖量大约相同的量,随着CMIP5和CMIP6之间的变暖增加。因此,主要信息是:在CMIP6中含有一粒盐,直到一些其他已知的云问题也固定在模型中。“

Tapio施耐德博士是一位高级研究科学家美国宇航局喷气推进实验室谁没有参与研究,讲述碳简介“增加了一系列长期的研究,表明云是复杂的,气候模型模拟它们”。金宝搏bet188

温雨

为了修正模拟的降雨过程,作者聚焦于一个现存的气候模型来自CMIP6合奏。下面的地图显示了“热雨分数” - 在该模型中,在云中的非冰过程驱动的雨量事件的分数。

上面的地图显示了当今气候中暖雨的比例,红色代表高比例,蓝色代表低比例。底部的地图显示了暖雨的比例如何在未来变暖4摄氏度时发生变化,相对于现在的气候,红色表示暖雨的比例增加,蓝色表示减少。

暖雨在当今气候中的比例(顶部)和暖雨在4摄氏度气候中的比例增加(底部)。来源:Mülmenstädt等人(2021年)
暖雨在当今气候中的比例(顶部)和暖雨在4摄氏度气候中的比例增加(底部)。来源:Mülmenstädt等人(2021年)

该地图显示,大多数暖降水过程发生在温度最高的赤道附近,在海洋上空尤其普遍。随着全球变暖,暖雨比例的增加在南半球中纬度地区尤为明显,而在低纬度海域,暖雨比例预计将下降。

作者通过使用纠正降雨流程卫星数据确定当今气候中云落从云中落下的雨量。然后,它们在气候模型中修改温度下雨过程,以更准确地利用卫星观察到的降雨概率来匹配。

下面的图显示了不同纬度温暖云层的降雨概率,使用卫星数据(灰色)观察,并使用原模(红色)和更新的模型(黄色)。

从卫星数据(灰色),原始参考模型(红色)和编辑模型(黄色)的降雨概率。纬度显示在X轴上,并且在Y轴上显示了暖云的降水概率。来源:Mülmenstädt等人(2021年)
从卫星数据(灰色),原始参考模型(红色)和编辑模型(黄色)的降雨概率。纬度显示在X轴上,并且在Y轴上显示了暖云的降水概率。来源:Mülmenstädt等(2021)。

从图中可以看出,虽然与卫星数据相比,更新后的模型仍然高估了降雨量,但它与卫星数据的匹配程度比原始模型更接近。

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该论文称,利用观测来限制云过程和云状态“是实现可靠气候预测的必要步骤”。Mülmenstädt告诉Carbo金宝搏bet188n Brief,这种方法可以告诉科学家在未来如何使用观测来提高模型的准确性:

“我们作为一个领域,需要弄清楚如何最好地使用观察来减少”Wiggle房间“,该模型目前具有它们代表云流程的方式。我们目前大部分的观察结果主要给我们云状态的快照。但是模特考虑云的方式是他们的动态 - 它们形成或下雨或蒸发的速度。“

他补充说,气候科学家需要思考,确保他们能够获得适当的数据来进行这类研究:

卫星使这项研究成为可能的是独一无二的,自2006年以来一直在服役,远远超过了它的设计寿命,多亏了NASA的惊人努力,使它继续运行。如果我们失去了这种观测能力,或者观测之间的差距变得太大,我们的很多科学工作将变得比现在更加困难。”188bet博彩公司怎么样

施耐德讲述了碳简介,纸张突出了可金宝搏bet188以为未来的研究“积极利用”的数据来源。他补充说:

“回答云层的控制问题是能够理解或排除的问题,或者排除在最近的气候模型中看到的全球变暖的强烈放大反馈,这里的结果表明,回答这个问题一定涉及更好的限制云沉淀的容易沉淀的限制他们温暖。“

博士博士博士来自英国遇见了办公室谁没有参与这项研究,说本文是“非常令人兴奋”,“突出了云辐射反馈的降水过程的重要性”。

但是,他指出,由于该研究仅测试单一模型,“他们的标题索赔的稳健性必须在多模型框架中进行测试”作为下一步。

Mülmenstädt,j等人。(2021)从云寿命变化,自然气候变化的低估负云反馈,doi: 10.1038 / s41558 - 021 - 01038 - 1

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