短波輻射的太陽(yáng)光可以穿透溫室氣體被地表吸收

來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

溫室氣體就像蓋在地球上方的大棚,短波輻射的太陽(yáng)光可以穿透溫室氣體被地表吸收,但地表反射出來(lái)的長(zhǎng)波熱量輻射則無(wú)法穿過(guò)溫室氣體進(jìn)入太空。于是地球越來(lái)越熱,雨水也越來(lái)越多。這些雨水會(huì)在大氣環(huán)流的作用下集中在局部地區(qū),并且與臺(tái)風(fēng)、冷渦、低渦等天氣形勢(shì)相伴形成極端天氣。

羅京佳

南京信息工程大學(xué)氣候與應(yīng)用前沿研究院院長(zhǎng)

8月9日,聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)在日內(nèi)瓦發(fā)布最新報(bào)告,報(bào)告稱極端高溫等極端天氣將變得更加頻繁。此前的8月4日,《中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書(shū)(2021)》正式發(fā)布并指出,全球變暖趨勢(shì)仍在持續(xù),極端天氣氣候事件風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加劇。

年來(lái),極端天氣在全球各地頻頻出現(xiàn)。僅今年以來(lái),我國(guó)就遭遇了年初的極寒天氣、春季北方的沙塵暴、初夏武漢和南通的大風(fēng)、夏季河南的暴雨……災(zāi)害天氣給我們留下來(lái)深深的傷痕,也在不斷提醒我們?nèi)蜃兣瘞?lái)的嚴(yán)重后果。

“從統(tǒng)計(jì)和觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看,在全球變暖的背景下,極端天氣出現(xiàn)的頻率確實(shí)在增加。”南京信息工程大學(xué)氣候與應(yīng)用前沿研究院院長(zhǎng)羅京佳教授告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

許多人會(huì)心存疑問(wèn),極端天氣頻發(fā)與全球變暖有什么關(guān)系?全球變暖是如何影響天氣的?在全球變暖的趨勢(shì)下,未來(lái)氣候?qū)?huì)呈現(xiàn)出怎樣的發(fā)展走向?

多重因素共同作用造成強(qiáng)降雨

根據(jù)中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),河南鄭州國(guó)家基本氣象站7月20日16時(shí)到17時(shí)的降水量,幾乎占鄭州常年總雨量——640.8毫米的1/3。

中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員陳濤說(shuō),7月17日以來(lái)河南強(qiáng)降雨過(guò)程累計(jì)雨量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降水區(qū)域集中,小時(shí)雨強(qiáng)的極端特征也非常明顯。其中,1小時(shí)201.9毫米的記錄,超過(guò)了中國(guó)大陸有氣象記錄以來(lái)小時(shí)雨強(qiáng)的極值。

據(jù)統(tǒng)計(jì),7月17日—22日,河南中部和北部降水量普遍有200毫米—400毫米,河南有39個(gè)縣市過(guò)程累計(jì)降水量達(dá)當(dāng)?shù)爻D耆杲邓康囊话胍陨?。其中,鄭州、輝縣、淇縣等10個(gè)縣市超過(guò)當(dāng)?shù)爻D耆杲邓俊?/p>

為什么會(huì)有這么強(qiáng)的降雨?

“從科學(xué)角度來(lái)分析,形成河南這樣的特大暴雨有多重因素,缺一不可。”羅京佳說(shuō),形成降雨不僅要有充沛的水汽,同時(shí)要有強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng),讓水汽變成大水滴降落下來(lái),還要有周?chē)喾N天氣條件與之配合。

國(guó)家氣候中心副主任賈小龍?jiān)诮邮苊襟w采訪時(shí)表示,河南省期極端強(qiáng)降水事件綜合了全球變暖背景及我國(guó)北方“七下八上”的降水集中期,是東亞大氣環(huán)流異常協(xié)同作用的直接結(jié)果。同時(shí),羅京佳認(rèn)為,此次河南暴雨還有中小尺度對(duì)流系統(tǒng)在發(fā)生作用,其尺度可能只有一兩百公里、生命周期只有幾個(gè)小時(shí),比如河南西北部的太行山和伏牛山的特殊地形,對(duì)偏東氣流起到抬升輻合效應(yīng),強(qiáng)降水區(qū)在河南省西部、西北部沿山地區(qū)穩(wěn)定少動(dòng),地形迎風(fēng)坡前降水增幅明顯。

氣候變暖加劇氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定,是造成極端天氣氣候事件頻發(fā)的重要?dú)夂虮尘啊YZ小龍分析,全球變暖對(duì)今年極端強(qiáng)降水過(guò)程的貢獻(xiàn)比例還有待進(jìn)一步研究,但是全球變暖加大了極端強(qiáng)降水出現(xiàn)的概率已得到廣泛認(rèn)可。

全球變暖導(dǎo)致氣候不穩(wěn)定加劇

年來(lái),無(wú)論是中國(guó)還是全球其他地方,極端天氣氣候事件頻發(fā)??茖W(xué)家一方面在不斷追求極端天氣的預(yù)報(bào)精度,一方面也在反思,些年為何會(huì)有這么多極端天氣出現(xiàn)?

羅京佳認(rèn)為,全球氣候變暖加劇了氣候系統(tǒng)不穩(wěn)定,是造成極端天氣氣候事件頻發(fā)、強(qiáng)度增強(qiáng)的根本原因。

以暴雨為例,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),天要下雨就需要積雨云,云是由水汽上升凝結(jié)而成的,而水蒸發(fā)成水汽需要受熱,也就是說(shuō)天氣越熱,積雨云就越多,雨也就越多。

人類進(jìn)入工業(yè)革命后,二氧化碳等溫室氣體排放快速增加。“這些溫室氣體就像蓋在地球上方的大棚,短波輻射的太陽(yáng)光可以穿透溫室氣體被地表吸收,但地表反射出來(lái)的長(zhǎng)波熱量輻射則無(wú)法穿過(guò)溫室氣體進(jìn)入太空。于是地球越來(lái)越熱,雨水也越來(lái)越多,這些雨水會(huì)在大氣環(huán)流的作用下集中在局部地區(qū),并且與臺(tái)風(fēng)、冷渦、低渦等天氣形勢(shì)相伴形成極端天氣。”羅京佳解釋說(shuō)。

而對(duì)于冬季的極寒事件,羅京佳認(rèn)為,個(gè)別地方出現(xiàn)破紀(jì)錄的低溫只是個(gè)例,從全球有氣象數(shù)據(jù)記錄以來(lái),均氣溫上升是普遍現(xiàn)象。“就比如我是浙江人,小時(shí)候年年冬天都會(huì)下雪結(jié)很厚的冰,但是現(xiàn)在卻很少見(jiàn)了。”羅京佳表示,由于現(xiàn)代人生活條件大大改善,導(dǎo)致抗寒能力下降,稍有降溫就會(huì)形成深刻印象,但這并不能推翻科學(xué)儀器的觀測(cè)記錄。總的來(lái)說(shuō),無(wú)論冬季還是夏季,全球氣溫上升是不爭(zhēng)的事實(shí)。

雖然冬季的均氣溫在上升,但時(shí)不時(shí)出現(xiàn)的強(qiáng)降雪,確實(shí)也是全球變暖在背后作祟。

“地球均氣溫每提升1℃,大氣中就會(huì)多7%的水汽,這些水汽在夏季會(huì)以雨的形式落回地面,在冬季則是以降雪的方式出現(xiàn),導(dǎo)致暴雪等災(zāi)害天氣發(fā)生。”羅京佳說(shuō)。

地球自我調(diào)節(jié)規(guī)律或被打破

對(duì)于有著46億年“球齡”的地球來(lái)說(shuō),冷暖交替是常態(tài),地球就像自帶了一臺(tái)超級(jí)空調(diào)。

“在整個(gè)地球歷史中,有考據(jù)的冰期發(fā)生過(guò)7—8次。”據(jù)中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的陳吉濤研究員介紹,從地球歷史大尺度的角度看,我們現(xiàn)在仍處在相對(duì)較冷的時(shí)期。

冰期是指地球表面覆蓋有大規(guī)模冰川的地質(zhì)時(shí)期,又稱為冰川時(shí)期。地球表面沒(méi)有大陸冰川的時(shí)期則為“溫室”氣候。而在冰川時(shí)期,冰川的進(jìn)退會(huì)造成冰期和間冰期的交替出現(xiàn)。

事實(shí)上,我們的地球現(xiàn)在正處于第四紀(jì)大冰期中的一次小的間冰期。其開(kāi)始于一萬(wàn)一千多年前。按照“時(shí)間表”,間冰期結(jié)束之后,地球即將進(jìn)入下一個(gè)小冰期,也就是說(shuō)全球會(huì)逐漸變冷。但是因?yàn)槿祟惢顒?dòng)的干擾,科學(xué)家無(wú)法對(duì)此次間冰期何時(shí)結(jié)束進(jìn)行一個(gè)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

自從進(jìn)入工業(yè)革命后,人類對(duì)化石能源的需求大大提高,導(dǎo)致溫室氣體排放顯著提升,地球均氣溫正在向相反的方向轉(zhuǎn)變,并且讓地球的自我調(diào)節(jié)機(jī)制“失靈”,從而影響到全球氣候變化。

“可以說(shuō),從極端天氣頻發(fā)現(xiàn)象來(lái)看,現(xiàn)在全球變暖已經(jīng)從幕后走向臺(tái)前。”羅京佳表示,如果全球變暖得不到有效控制,地球的自我調(diào)節(jié)規(guī)律將被打破,并有可能發(fā)生多米諾骨牌一樣的效應(yīng),使得地球氣候進(jìn)入不可逆階段,從而徹底滑向不可知的未來(lái)。

羅京佳認(rèn)為,全球變暖不僅制造出更強(qiáng)的降雨、更大的洪水和熱浪,氣溫上升還會(huì)融化冰川,炎熱會(huì)導(dǎo)致陸地干旱、荒漠化,加快水分蒸發(fā)與水土流失,最終形成更多的極端天氣。

在當(dāng)前這樣的情況下,頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的治理思路基本已經(jīng)窮盡潛力,未來(lái)需要新的應(yīng)對(duì)思路,比如大規(guī)模地減少化石燃料的消耗,大規(guī)模實(shí)施新能源的替代,才能減緩全球變暖。

“全球氣候變化不僅僅是科學(xué)家的事情,事實(shí)上全球氣候變化已經(jīng)成為一種共識(shí),它不再是單一的具有科學(xué)的問(wèn)題,而會(huì)涉及到一系列經(jīng)濟(jì)和政策問(wèn)題。”羅京佳認(rèn)為,為了應(yīng)對(duì)氣候變化的威脅,需要采取國(guó)際協(xié)議和必要政策,共同限制溫室氣體排放。

標(biāo)簽: 溫室氣體 短波輻射 地表反射 大氣環(huán)流

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