一項新的研究使用南半球的衛(wèi)星數(shù)據(jù)來了解工業(yè)革命期間的全球云成分。這項研究解決了當今氣候模型中最大的不確定性之一，即微小的大氣顆粒對氣候變化的長期影響。

當前的氣候模型包括溫室氣體對全球變暖的影響以及大氣氣溶膠的冷卻作用。構(gòu)成這些氣溶膠的微小顆粒是由人為來源產(chǎn)生的，例如汽車和工業(yè)的排放物，以及自然來源，例如浮游植物和海浪。

它們可以直接影響地球大氣層中陽光和熱的流動以及與云的相互作用。他們做到這一點的方法之一是通過提高云的液滴濃度來增強其將陽光反射回太空的能力。這反過來又使地球冷卻。反射到太空的陽光量稱為地球的反照率。

但是，對于工業(yè)早期和今天之間氣溶膠濃度如何變化的了解非常有限。信息的缺乏限制了氣候模型準確估計氣溶膠對全球溫度的長期影響的能力，以及未來可能產(chǎn)生的影響。

現(xiàn)在，由利茲大學和華盛頓大學領(lǐng)導的一項國際研究確認，南半球偏遠的原始地區(qū)為了解早期工業(yè)氛圍提供了一個窗口。

該小組使用衛(wèi)星測量了北半球大氣層中的云滴濃度(今天的工業(yè)氣霧劑污染嚴重)以及相對原始的南洋上空。

他們使用這些測量結(jié)果量化了自1850年以來地球反照率中工業(yè)氣溶膠引起的可能變化。

今天發(fā)表在《PNAS》雜志上的結(jié)果表明，早期工業(yè)氣溶膠濃度和云滴數(shù)量遠高于許多全球氣候模型目前的估計。這可能意味著人為產(chǎn)生的大氣氣溶膠并未像某些氣候模型所估計的那樣具有那么強的降溫效果。研究表明，這種影響可能會更為溫和。

利茲大學地球與環(huán)境學院研究員，丹尼爾·麥科伊(Daniel McCoy)是共同主要作者，他說：“由于我們在早期工業(yè)大氣中測量氣溶膠的能力受到限制，因此很難降低變暖程度的不確定性在21世紀。

“冰芯提供了過去幾千年來的二氧化碳濃度，但氣溶膠并沒有以同樣的方式徘徊。我們可以回溯過去的一種方法是檢查一部分未被污染的大氣層然而。

“這些偏遠地區(qū)讓我們瞥見了過去，這有助于我們了解氣候記錄并改善對未來會發(fā)生的預測。”

華盛頓大氣科學部的共同首席作者伊莎貝爾·麥科伊(Isabel McCoy)說：“對我們來說，最大的驚喜之一是南大洋云中的云滴濃度很高。夏季，云滴濃度的增加方式告訴我們，現(xiàn)在和過去，海洋生物學在設(shè)定無污染海洋的云亮度方面起著重要作用。

“我們在衛(wèi)星和飛機觀測中看到了高的云滴濃度，但是在氣候模型中卻沒有看到。這表明在原始環(huán)境中氣溶膠-云相互作用和氣溶膠產(chǎn)生機制的模型表示中存在差距。

“隨著我們繼續(xù)通過衛(wèi)星，飛機和地面平臺觀察原始環(huán)境，我們可以改善控制氣候模型中云亮度的復雜機制的表示，并提高我們氣候預測的準確性。”

利茲大學地球與環(huán)境學院的研究員萊頓·雷加雷(Leighton Regayre)的合著者說：“支持我們氣候模型的科學一直在進步。這些模型正在解決氣候變化中最緊迫和最復雜的環(huán)境問題?，F(xiàn)代時代和氣候?qū)W家們一直對不確定性存在這一事實保持領(lǐng)先。

“我們只會通過定期詢問科學來獲得應對全球變暖所需的答案。我們的團隊使用了數(shù)百萬個模型的變體來探索所有潛在的不確定性，這相當于對數(shù)百萬的參與者進行了臨床試驗。

“我們希望我們的發(fā)現(xiàn)，以及對我們工作所激發(fā)的原始環(huán)境中氣溶膠生產(chǎn)和氣溶膠-云相互作用的詳細過程的研究，將有助于指導下一代氣候模型的開發(fā)。”

2020年7月27日，PNAS發(fā)表了論文“云微物理特性中的半球?qū)Ρ榷认拗屏藲馊苣z強迫” 。