
大范围覆盖在副热带海洋上空的低层云就像地球天然遮阳伞,能反射太阳光以间接调节全球能量,是地球主要冷却机制之一。加州理 工学院团队与Google合作,首次揭开低层云对二氧化碳浓度变化产生直接响应,只是单纯增加大气二氧化碳量就会改变红外辐射传递方式并导致低层云消散,进而加剧全球暖化。
所有全球气候模型预测“持续增加的二氧化碳会让地球升温多少”的结果存在巨大分歧,最大挑战就在于现有模型难精准解析驱动低 层云形成、消散的微尺度大气乱流。
为克服此瓶颈,加州理工学院ZhaoyiShen、TapioSchneider领导的团队结合GoogleTPU(TensorProcessingUnit)运算资源,开发一套高效率大涡模拟(Largeeddysimulation,LES)模型,利用美国国家海洋暨大气总署(NOAA)大尺度天气资料驱动高达7,000次高解析度LES模拟,涵盖4种气候情境:海表温度上升4℃、二氧化碳浓度增加4倍、两者同时增加、以及海洋温度上升4℃且二氧化碳浓度增加2倍。
分析表明当二氧化碳增加,即使人为控制住温度不变,低层云量仍会减少,这是因二氧化碳改变大气红外辐射传输特性,进而影响云 的形成与消散机制。更重要的是随著大气二氧化碳浓度升高,云量减少速度会呈非线性加快。
现有许多气候模型可能低估高二氧化碳浓度的全球暖化幅度,研究也确认海表温度上升会导致低层云减少,进一步降低反射太阳光能 力,从而放大暖化效应。
研究人员警示,若低层云消散会引发如此强烈正回馈,代表地球的平衡气候敏感度(ECS)可能处于科学家预估范围“高标”,我们剩余的碳预算(CarbonBudget)实际上比预期还少,全球净零排放脚步必须更加激进。