Forskere udpeger nøglemekanismen til forstærkning af global opvarmning

Siden fremkomsten af ​​den industrielle revolution i det tidlige 19. århundrede, forskere mener, at stigninger i drivhusgasemissioner støt har drevet stigningen i den globale gennemsnitlige overfladetemperatur, kendt som global opvarmning. Dette fænomen forventes at påvirke mennesker gennem havniveaustigning og hyppige hedebølger, blandt andre negative virkninger. Klimasystemets høje kompleksitet, imidlertid, har gjort det vanskeligt for videnskabsmænd nøjagtigt at forudsige omfanget af den globale opvarmning i fremtiden og alvoren af ​​dens påvirkninger. Hovedproblemet er, at det komplekse samspil mellem de mange komponenter i klimasystemet forstærker eller undertrykker den opvarmning, der udløses af stigningen i drivhusgasser, og at det er vanskeligt at opklare disse forbindelser, og deres betydning for den globale opvarmning. En ny undersøgelse medforfattet af Xiaoming Hu, Ming Cai, Song Yang, og Sergio Sejas udgivet i Videnskab Kina Geovidenskab giver ny indsigt i, hvordan disse interaktioner forstærker den globale opvarmning.

"Processer med positive klimafeedbacks, såsom stigninger i vanddamp i atmosfæren og smeltning af is/sne på overfladen, er ansvarlige for den forstærkede opvarmning, " sagde Xiaoming Hu Ph.D., en associeret forsker ved School of Atmospheric Sciences, Sun Yat-sen Universitet, i Guangzhou, Kina og hovedforfatteren af ​​papiret. "Imidlertid, ændringerne i lufttemperaturen er traditionelt blevet kategoriseret som en negativ klimafeedback-proces, da varmere luft virker for at øge den termiske stråling, der går ud i rummet. Den nylige udvikling af overfladebaserede klimafeedback-analyseværktøjer tillader et nyt nyt kig på lufttemperaturens rolle i reguleringen af ​​overfladetemperaturrespons på klimapåvirkning."

Forskere har længe vidst, at atmosfæren er gennemsigtig for synligt lys, som tillader overfladen at absorbere det meste af den solenergi, der er tilgængelig for Jord-atmosfære-systemet; på den anden side, imidlertid, det absorberer det meste af den termiske energi, der udsendes af overfladen på grund af dets "drivhus" gaskomponenter, inklusive vanddamp, carbondioxid, skyer, og metan, der opvarmer atmosfæren. Til gengæld, atmosfæren udsender termisk energi tilbage til overfladen, tilførsel af ekstra energi til overfladen, bevare sin varme. Dette er drivhuseffekten. Forfatterne af denne undersøgelse viser, at en sådan termisk-strålingskobling mellem atmosfæren og overfladen, som de refererer til som luft-"temperaturfeedback, "virker til at forstærke overfladens opvarmning som reaktion på en ekstern forcering, på samme måde som det holder den gennemsnitlige overfladetemperatur ca. 30 °C varmere end den, der er bestemt ved blot at beregne solenergitilførslen til overfladen alene.

I dette studie, forfatterne fremlagde lufttemperaturfeedback-kernen for at måle temperaturfeedbackens evne til at forstærke overfladeopvarmning. De brugte observationer fra ERA-interim-reanalysen til at afsløre det rumlige mønster af lufttemperaturfeedbackkernen og relatere styrken af ​​lufttemperaturfeedback til de klimatologiske rumlige fordelinger af lufttemperatur, vanddamp og skyindhold. "Sådan stærk afhængighed af temperaturfeedbackens evne til at forstærke overfladeopvarmning på den klimatologiske middeltilstand er måske en af ​​de grundlæggende årsager til en lang række af global opvarmningsfremskrivninger under den samme menneskeskabte forcering af forskellige klimamodeller, da disse modeller ofte har tendens til at har deres egne klimatologiske middeltilstande, " sagde Xiaoming Hu.

Forskerne afslører ligeledes, at stigninger i kuldioxid og vanddamp i atmosfæren hovedsageligt opvarmer overfladen gennem lufttemperaturfeedback. De finder, at lufttemperaturfeedback forstærker opvarmningen på grund af den direkte strålingseffekt forårsaget af stigningen af ​​kuldioxid i atmosfæren med en faktor på 3-4. Det forstærker også overfladeopvarmningen på grund af stigningen i atmosfærisk fugt fra perioden 1984-1995 til 2002-2013. Mest vigtigt, de finder ud af, at den termisk-strålende kobling mellem atmosfæren og overfladen forstærker signalet om oceanisk varmeoptagelse, tilføjelse af 2,5 W/m2 til overfladen oven i 1,75 W/m2 på grund af en reduktion af oceanisk varmeoptagelse mellem disse to perioder.

Forfatterne anfører endvidere, at en implikation af undersøgelsen er, at forstærkningen af ​​disse processers opvarmningssignaler ved temperaturfeedbacken indikerer, at opvarmningsusikkerheder relateret til usikkerheden ved disse processer også kan forstærkes. "For eksempel, usikkerheden i vanddampstigningen indebærer usikkerhed i dets varmesignal, og denne usikkerhed forstærkes så af temperaturfeedbacken. Global opvarmningsusikkerhed i klimamodelfremskrivninger og -observationer er således sandsynligvis forbundet med temperaturfeedbacken. At gøre reduktionen af ​​den globale opvarmningsusikkerhed er en mere uløselig opgave, " sagde Sergio Sejas, en af ​​de fire forfattere til denne undersøgelse.

Samlet set, denne observationsbaserede undersøgelse bekræfter resultaterne af en nylig klimamodelbaseret analyse, der viser, at "temperaturfeedback er ansvarlig for det meste af overfladens opvarmning globalt, tegner sig for næsten 76 procent af den globale gennemsnitlige overfladeopvarmning."