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短波輻射的太陽光可以穿透溫室氣體被地表吸收

2021-08-12 13:27:26 來源：科技日報

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

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

8月9日，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在日內(nèi)瓦發(fā)布最新報告，報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，《中國氣候變化藍(lán)皮書（2021）》正式發(fā)布并指出，全球變暖趨勢仍在持續(xù)，極端天氣氣候事件風(fēng)險進(jìn)一步加劇。

近年來，極端天氣在全球各地頻頻出現(xiàn)。僅今年以來，我國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深深的傷痕，也在不斷提醒我們?nèi)蜃兣瘞淼膰?yán)重后果。

“從統(tǒng)計和觀測數(shù)據(jù)來看，在全球變暖的背景下，極端天氣出現(xiàn)的頻率確實在增加。”南京信息工程大學(xué)氣候與應(yīng)用前沿研究院院長羅京佳教授告訴科技日報記者。

許多人會心存疑問，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？在全球變暖的趨勢下，未來氣候?qū)尸F(xiàn)出怎樣的發(fā)展走向？

多重因素共同作用造成強降雨

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

中央氣象臺首席預(yù)報員陳濤說，7月17日以來河南強降雨過程累計雨量大、持續(xù)時間長、降水區(qū)域集中，小時雨強的極端特征也非常明顯。其中，1小時201.9毫米的記錄，超過了中國大陸有氣象記錄以來小時雨強的極值。

據(jù)統(tǒng)計，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個縣市過程累計降水量達(dá)當(dāng)?shù)爻Ｄ耆杲邓康囊话胍陨?。其中，鄭州、輝縣、淇縣等10個縣市超過當(dāng)?shù)爻Ｄ耆杲邓俊?/p>

為什么會有這么強的降雨？

“從科學(xué)角度來分析，形成河南這樣的特大暴雨有多重因素，缺一不可。”羅京佳說，形成降雨不僅要有充沛的水汽，同時要有強烈的垂直上升運動，讓水汽變成大水滴降落下來，還要有周圍多種天氣條件與之配合。

國家氣候中心副主任賈小龍在接受媒體采訪時表示，河南省近期極端強降水事件綜合了全球變暖背景及我國北方“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，羅京佳認(rèn)為，此次河南暴雨還有中小尺度對流系統(tǒng)在發(fā)生作用，其尺度可能只有一兩百公里、生命周期只有幾個小時，比如河南西北部的太行山和伏牛山的特殊地形，對偏東氣流起到抬升輻合效應(yīng)，強降水區(qū)在河南省西部、西北部沿山地區(qū)穩(wěn)定少動，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)的重要氣候背景。賈小龍分析，全球變暖對今年極端強降水過程的貢獻(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)定性加劇

近年來，無論是中國還是全球其他地方，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)報精度，一方面也在反思，近些年為何會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)、強度增強的根本原因。

以暴雨為例，簡單來說，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，短波輻射的太陽光可以穿透溫室氣體被地表吸收，但地表反射出來的長波熱量輻射則無法穿過溫室氣體進(jìn)入太空。于是地球越來越熱，雨水也越來越多，這些雨水會在大氣環(huán)流的作用下集中在局部地區(qū)，并且與臺風(fēng)、冷渦、低渦等天氣形勢相伴形成極端天氣。”羅京佳解釋說。

而對于冬季的極寒事件，羅京佳認(rèn)為，個別地方出現(xiàn)破紀(jì)錄的低溫只是個例，從全球有氣象數(shù)據(jù)記錄以來，平均氣溫上升是普遍現(xiàn)象。“就比如我是浙江人，小時候年年冬天都會下雪結(jié)很厚的冰，但是現(xiàn)在卻很少見了。”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，稍有降溫就會形成深刻印象，但這并不能推翻科學(xué)儀器的觀測記錄。總的來說，無論冬季還是夏季，全球氣溫上升是不爭的事實。

雖然冬季的平均氣溫在上升，但時不時出現(xiàn)的強降雪，確實也是全球變暖在背后作祟。

“地球平均氣溫每提升1℃，大氣中就會多7%的水汽，這些水汽在夏季會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)害性天氣發(fā)生。”羅京佳說。

地球自我調(diào)節(jié)規(guī)律或被打破

對于有著46億年“球齡”的地球來說，冷暖交替是常態(tài)，地球就像自帶了一臺超級空調(diào)。

“在整個地球歷史中，有考據(jù)的冰期發(fā)生過7—8次。”據(jù)中國科學(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)在仍處在相對較冷的時期。

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

事實上，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。其開始于一萬一千多年前。按照“時間表”，間冰期結(jié)束之后，地球即將進(jìn)入下一個小冰期，也就是說全球會逐漸變冷。但是因為人類活動的干擾，科學(xué)家無法對此次間冰期何時結(jié)束進(jìn)行一個準(zhǔn)確的預(yù)測。

自從進(jìn)入工業(yè)革命后，人類對化石能源的需求大大提高，導(dǎo)致溫室氣體排放顯著提升，地球平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)機制“失靈”，從而影響到全球氣候變化。

“可以說，從極端天氣頻發(fā)現(xiàn)象來看，現(xiàn)在全球變暖已經(jīng)從幕后走向臺前。”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。

羅京佳認(rèn)為，全球變暖不僅制造出更強的降雨、更大的洪水和熱浪，氣溫上升還會融化冰川，炎熱會導(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，未來需要新的應(yīng)對思路，比如大規(guī)模地減少化石燃料的消耗，大規(guī)模實施新能源的替代，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，事實上全球氣候變化已經(jīng)成為一種共識，它不再是單一的具有科學(xué)性的問題，而會涉及到一系列經(jīng)濟和政策問題。”羅京佳認(rèn)為，為了應(yīng)對氣候變化的威脅，需要采取國際協(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