地球科学动态监测快报

2021年第16期

自然因素导致地球能量不平衡的概率低于1%

2021年7月28日,《自然·通讯》(Nature communications)杂志刊发文章《在地球能量不平衡中,人为强迫和响应呈正趋势》(Anthropogenic forcing and response yield observed positive trend in Earth’s energy imbalance)称,当前地球能量失衡的增加单纯由自然因素导致的概率低于1%,指示人类活动是当前气候变化的主要因素。

2021年6月15日,《地球物理研究快报》杂志刊发的一篇文章称,2005—2019年14年间,地球能量不平衡(EEI)大约增加了一倍,表明地球气候失衡已经处于相当严重的境地。地球能量不平衡(EEI)是全球平均太阳辐射吸收和热红外辐射发射到空间之间相对较小的差异(目前为0.3%)。这一平衡是由太阳在大气层和地表吸收的辐射能的多少和地球向太空发射的热红外辐射的多少所决定的。正能量不平衡意味着地球系统正在获得能量,导致地球变暖。当前,对于地球能量失衡的主导因素在学术界存在着不同的声音。气候科学家认为,这种失衡是人类向大气中排放过多二氧化碳的必然结果,但所谓的气候否认者认为,观测到的变化可能是偶然的,只是自然的变化。普林斯顿大学大气和海洋科学(AOS)研究人员表示,到目前为止,科学家们一直认为,由于观测记录短,无法推断失衡的加剧是由于人类还是气候“噪音”造成的。为此,在该项研究中,研究人员基于2001—2020年的卫星观测数据发现,首先确定了地球能量不平衡确实正在加剧,为0.38 ± 0.24 Wm−2decade−1。随后,研究人员基于气候模型的系统性模拟,发现这种失衡趋势极不可能(<1%的概率)用内部变异性来解释,相反,仅在考虑人为辐射强迫和相关气候响应的增加后才能实现。研究称,地球系统的热吸收在过去二十年中加速。这是因为地球获得能量的速度比失去的速度要快。研究人员分析称,地球能量失衡是由反射的太阳辐射大量减少和反射的红外辐射少量增加驱动的。人们总是认为,温室气体的增加意味着吸收更多的红外热——典型的温室效应变得更大。这是正确的,但另一方面是,由此产生的更温暖的行星现在也辐射更多的红外热到太空,所以温室气体加热的影响被抵消。相反,失衡增加的主要原因是,接收的阳光量相同,但反射的能力减弱,因为温室气体的增加会导致云层变化,空气中的气溶胶减少,以反射阳光。此外,海冰的融化也使得地球反射能力越来越小。

研究人员表示,该研究基于卫星数据提供了人类影响气候系统的明确证据。知道人类活动是加速行星热吸收的原因,这意味着需要采取重大政策和社会行动,减少人为温室气体排放,以遏制地球能源失衡的进一步加剧。

(刘文浩 编译)