大气温度反馈的机理及其对全球增暖的贡献

Abstract

大气和地表之间热辐射交换引起的地气温度耦合(即大气温度反馈)是影响地表能量收支平衡的重要因子. 文章旨在阐述大气温度反馈机理, 讨论影响其强度和空间分布的主要因子; 并以全球变暖为例, 论述大气温度反馈如何与外强迫和气候反馈过程耦合最终对全球增暖产生贡献. 基于ERA-Interim再分析资料, 利用地表反馈响应分析方法, 计算大气温度反馈核, 以此来阐述大气温度反馈的物理机制及其强度的空间分布与气候态温度、水汽和云水含量空间分布的关系, 以及全球增暖加速期间大气温度反馈对全球平均表面温度增加的贡献. 分析表明大气温度反馈过程主要通过与气候系统外强迫和内部过程的耦合作用, 将各独立过程引起的地表能量收支异常信号放大. 研究结果表明大气温度反馈显著放大了CO2浓度升高、冰雪融化、水汽含量增加和海洋热量吸收减缓引起的地表增暖, 削弱了云量增加引起的地表降温效应. 同时, 也放大了地表潜热通量增加造成的地表冷却效应. 从全球平均结果来看, 全球快速变暖前后, 尽管外强迫和气候系统内部过程引起的全球平均总地面直接能量通量扰动为负, 但大气温度反馈造成的全球平均总地面能量通量扰动却为正, 且后者幅度远大于前者, 这导致全球平均总地面净能量通量扰动正异常. 由此可见, 大气温度反馈对全球变暖起到了至关重要的作用.