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气候反馈机制是什么意思 气候反馈机制的种类
更新时间:2024-05-13 18:51:19

导语:气候反馈机制是什么意思?气候反馈机制是指地球气候系统中的一种自我调节过程,通过这些机制,系统对外部影响做出响应,从而影响气候变化的速度和幅度,其中最主要的反馈机制包括水汽反馈、云反馈、冰雪反馈和植被反馈等,下面就一起去看看气候反馈机制的种类吧!

气候反馈机制是什么意思

气候系统是一个非常复杂的相互作用的自然系统。因此,气候系统的任何一个组成成分发生改变时,科学家们必须考虑许多可能发生的结果,这些可能的结果称为气候反馈机制,它们使气候模拟更加复杂,增大了气候预测的不确定性。

气候反馈机制的种类

什么样的气候反馈机制与二氧化碳和其他温室气体有关呢?一个很重要的机制就是较暖的表面温度会增加蒸发率,因而大气中的水汽也会增加。注意到水汽是比二氧化碳更强大的地球放出辐射的吸收器,因此当空气中水汽增加时,二氧化碳和微量气体引起的温度升高就会增强。

显示了2010年高纬度地区比低纬度地区更暖的情况,这并不仅仅是发生在2010年的个例,很多年份都是如此。从事全球气候变化模拟的科学家指出,在高纬度地区的气温增加可能比全球平均大2~3倍。这一估计是部分考虑到随着温度升高,海冰覆盖的区域会减小。因为冰面比开阔水面反射的入射太阳辐射更多,所以海冰的融化使原来的高反射率区域就被低反射率区域所取代,其结果是地表吸收的太阳能量增加,进而反馈回大气,放大了由较高温室气体浓度引起的初始增温。

目前为止,我们讨论的是气候反馈机制放大了由二氧化碳引起的增温,因为这一机制增强了其初始变化,因此这一过程就称为正反馈机制。相反,其他与初始变化相反并可能抵消初始变化的过程称为负反馈机制。全球气温升高的一个可能结果是,大气水汽含量增加导致云量的增加。而大多数云是太阳辐射的好反射体,同时又可以有效地吸收地球表面放出的辐射。因此,云就产生了两种相反的作用,一种是负反馈机制,因为它们增加了反照率而减少了加热大气的太阳辐射能量;另一方面,云又扮演着正反馈机制的角色,通过吸收和反射来自地面的长波辐射而减少对流层的辐射损失。

那么究竟云的哪一个作用更强呢?科学家目前还不能确定云产生的是正反馈还是负反馈。尽管最近的研究还没有解决这个问题,但是倾向于这样一种观点,即云不会抑制全球变暖,总体而言反而会产生一个较小的正反馈效应。

人类引起大气组成成分的变化带来的全球变暖问题一直是气候变化研究最多的方向之一。尽管目前没有哪个模式可以包含所有可能影响因素和反馈机制,但科学家比较一致的看法是,大气中持续增加的二氧化碳和微量气体含量会带来具有不同气候特征分布的更暖的地球。

自然

气候模式:重要但尚不完善的工具

地球气候系统非常复杂。最精细、最新的气候模拟模型是用来发展可能的气候变化情景的基 本工具。大气环流模型(GCMs) 以物理和化学基本定理为基础,包括了人类和生物的相互作用。GCMs可以用来模拟很多变量,包括全球范围内季节到几十年内的温度、降水、雪盖、土壤湿度、风、云、海冰和海洋环流等。

在许多其他研究领域,一些假设和理论可以通过在实验室直接进行试验或者在野外进行观测来检验。但是,这些方法在气候研究中一般是不可能的。所以,科学家必须建立研究地球气候系统变化的计算机模型。如果我们正确地认识了气候系统并建立了适当的计算机模型,那么模式气候系统就可以模拟地球气候系统的状态和变化。

是什么因素影响了气候模型的准确性呢?显然,数学模型是真实地球的简化版本,不能反映它的完全的复杂性,尤其是在一个较小的地理尺度上。除此之外,当计算机模式用来模拟未来气候变化时,所做的许多假设显著地影响了输出结果。这些模型必须全面考虑未来人口变化、经济 增长、化石燃料消费、技术发展、能源效率变化等的各种可能性。

尽管有许多困难,但我们使用超级计算机来模拟气候变化的能力一直在提高。虽然现在的模型还不是绝对可靠,但依然是我们揭示未来地球气候可能变化情景的强有力工具。

气候系统的反馈过程

大气的水汽反馈:温度增加会使蒸发加强,导致大气中水汽量增加。这些增加的水汽会产生更强的温室效应,从而加剧气候变暖。这种反馈过程会使由CO2浓度加倍引起的全球平均温度升高额外增加60%。

大气温度结构反馈:大气中水汽含量的改变会影响大气温度结构,从而影响大气长波向外空的辐射量和温室效应。这种对地表温度的反馈是负面的。

冰雪反照率反馈:冰和雪的表面是太阳辐射的强烈反射体。如果高反照率的海冰或冰雪覆盖地表,地表所吸收的太阳辐射将减少,因而地表进一步变冷。反之,低反照率的海面或陆面被冰雪覆盖时,地表温度会升高。这是冰雪反照率的正反馈过程。

云的反馈:云对辐射有强烈的吸收、反射或放射作用。云的反馈作用十分复杂,其反馈强度和符号决定于云的具体种类,云的高度,光学性质等。云对太阳辐射可以产生反射作用,将其中入射到云表面的一部分辐射反射回太空,减少气候系统获得的总入射能量,因而具有降温作用。另一方面云能吸收云下地表和大气放射的长波辐射,与温室气体的作用一样,能减少地面向空间的热量损失,从而使云下大气层温度增加。

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