层积云消散或导致全球最高升温8℃

2019-03-23    作者:陆成宽

  

    近日,发表在《自然地球科学》上的一项模拟研究指出,大气中较高的二氧化碳浓度可能会使层积云消散,除了二氧化碳水平升高引起的全球变暖外 ,层积云消散还可能导致全球升温最高达8℃。
  
  
  气候变暖的两种作用机制
  
  
  中国科学院大气物理研究所的研究人员通过气候模式模拟发现,当大气中的二氧化碳浓度超过1200ppm时,层积云会发生消散,并会对全球表面平均温度产生严重影响。而层积云一旦消散,就只能在温室气体水平很低的条件下重新形成。
  所谓层积云是依照云体外形特点来命名的一种云 ,它具有积云和层云两种特性 。积云在外形上像棉花堆,云底平坦,顶部凸起,是一种垂直向上发展的云块;而层云的云体是均匀成层。层积云云底距离地面的高度通常在2000米以下,属低云族。层积云占全球总云量的三分之一左右,分布非常广泛,尤其在凉爽的海洋和沿海地区。
  层积云消散加剧全球变暖与温室效应虽然都是由于二氧化碳浓度升高导致,但是两者的作用机制却是两码事。
  层积云在反射太阳辐射 、维持地球能量收支平衡方面发挥着重要作用。在多数情况下,层积云是由空气的波状运动和乱流混合作用、强烈的辐射冷却使水汽凝结而形成的,有时也可由其他云种演变而来 。与其他云种不同,层积云的重要维持机制是云顶的长波辐射冷却。一旦大气中二氧化碳浓度过高,层积云就可能因云顶长波辐射冷却减弱而无法维持 ,最终导致消散。没有了层积云的反射,就会有更多的太阳辐射来到地球表面,从而推高全球温度。
  而温室效应却是一种保温效应,也就是太阳辐射透过大气射入地面,地面增暖后放出的长波辐射被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃,使地球变成了一个“大暖房”。
  
  
  层积云消散或助推始新世升温
  
  
  在这项研究中,研究人员在大气中二氧化碳水平升高的条件下,运用高分辨率模式,模拟出层积云最活跃的云尺度动力过程(云尺度动力过程是指层积云内的气流变化过程)。
  此外,研究指出,层积云消散对5000万年前始新世的气候变暖可能有过贡献。5000万年前的始新世时期,全球温度确实很高,比现在高约12℃~14℃。同时资料显示,始新世的极地并没有结冰现象,赤道与极地的温差也没有现在这么大。
  事实上,当前的气候模式只有在二氧化碳浓度超过4000ppm时,才能模拟出始新世的极区气候情况。然而,研究发现始新世大气中的二氧化碳浓度并没有那么高。因此,研究人员推测是层积云消散 ,促进了始新世气温升高。