隨著全球變暖，低懸在海面上空的灰云層會(huì)突然消失嗎？是的，如果你相信最近發(fā)表在《自然·地球科學(xué)》上的一項(xiàng)新研究的話。

科學(xué)家們通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的模型發(fā)現(xiàn)，如果大氣中的二氧化碳含量增加三倍，層積云可能會(huì)在可怕的惡性循環(huán)中消失：

氣溫升高→云變少→反射陽(yáng)光減少→吸收陽(yáng)光增多→氣溫升得更高→云變得更少……

最終，惡性循環(huán)導(dǎo)致地球溫度上升12°C，這可是翻天覆地的大變化。雖說(shuō)二氧化碳濃度不太可能增加三倍，考慮到人類過(guò)去的碳排放速率，這也并非不可能之事。

圖丨Arun Kulshreshtha

但是，許多研究云的氣候科學(xué)家對(duì)這項(xiàng)研究持有異議，他們認(rèn)為對(duì)局部大氣的分析并不適用于整個(gè)地球。斯克里普斯海洋學(xué)研究所的喬爾·諾里斯（Joel Norris）說(shuō)：“這個(gè)模型過(guò)于簡(jiǎn)單，實(shí)質(zhì)上只有一個(gè)旋鈕，旋鈕上只有兩個(gè)控制檔，但地球上影響氣候的旋鈕很可能要多得多?！?/p>

雖然氣候模型已經(jīng)很高級(jí)很復(fù)雜了，但還是對(duì)付不了云。云由凝結(jié)的水汽和湍氣流形成，這種過(guò)程發(fā)生在極小的尺度下，小到無(wú)法通過(guò)模型直接模擬，只能使用近似值。

為了更好地理解云，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了高分辨率的渦流模擬，用于再現(xiàn)小范圍的大氣運(yùn)動(dòng)，例如云形成過(guò)程中的關(guān)鍵物理過(guò)程——?dú)夂蚰Ｐ蜔o(wú)法直接處理這方面的問(wèn)題。

幾年前，科學(xué)家們通過(guò)對(duì)比六個(gè)主流渦流模擬的結(jié)果，研究了僅2°C的升溫如何影響海洋上空的低云。結(jié)果表明，有兩種動(dòng)力學(xué)變化導(dǎo)致云層變薄并加劇氣候變暖。

首先，高溫使薄云被大量的干燥空氣穿透，云層無(wú)法變厚，不能反射更多陽(yáng)光；

其次，二氧化碳含量的增加將熱量滯留在云頂附近，使之無(wú)法冷卻。因?yàn)槔鋮s產(chǎn)生湍流，才能形成云，所以這種影響可能會(huì)阻礙云的形成，進(jìn)一步加劇變暖。如果溫室氣體排放繼續(xù)下去，這些低云似乎會(huì)“融化”掉。

圖丨Nicholas Swanson/Unsplash

失望于全球模型在模擬云方面的欠佳表現(xiàn)，加州理工學(xué)院的氣候動(dòng)力學(xué)家塔皮奧·施耐德（Tapio Schneider）去年開(kāi)始構(gòu)建新的模型—— “氣候機(jī)器”（Climate Machine）。

該模型利用人工智能從渦流模擬和衛(wèi)星觀測(cè)中學(xué)習(xí)，以提升模擬云的呈現(xiàn)效果。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)全球模型，研究團(tuán)隊(duì)首先得建立自己的渦流模擬，讓其能和海洋進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互，并讓模擬云的改變加快氣候變暖，或讓氣候變暖加快云的改變。

他們的渦流模擬得出了與之前的其他研究相同的反饋機(jī)制，但施耐德設(shè)定的二氧化碳濃度比大多數(shù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)定都要高。

模型表明，當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到每百萬(wàn)分之1200，也就是現(xiàn)在濃度的三倍時(shí)，低云蓋很快就會(huì)消失。要是不采取措施阻止氣候變暖，下個(gè)世紀(jì)的二氧化碳濃度就可能達(dá)到這個(gè)水平。

結(jié)果本身看起來(lái)靠譜，雖說(shuō)不是特別新穎。然而，有的科學(xué)家反對(duì)施耐德接下來(lái)的做法：將僅能表現(xiàn)云層可能消失的一個(gè)地點(diǎn)的結(jié)果，外推到所有具有類似層積云云蓋的區(qū)域。

這么做的結(jié)果表明，所有的云幾乎同時(shí)消失，讓更多的太陽(yáng)能量突然被黑暗的海洋吸收。氣候科學(xué)家比約恩·史蒂文斯（Bjorn Stevens）表示，認(rèn)為云和海洋以這么簡(jiǎn)單的方式聯(lián)系在一起，這是很牽強(qiáng)的。

過(guò)去的研究已經(jīng)證明，這些反饋無(wú)疑會(huì)起到作用?！暗鼈兌及l(fā)生在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)和不同的二氧化碳濃度中，”華盛頓大學(xué)的克里斯·布雷瑟頓（Chris Bretherton）說(shuō)。不可能存在突然的轉(zhuǎn)折點(diǎn)——所有的云一下子就消失了。在海洋和大氣的復(fù)雜反應(yīng)的影響下，這種現(xiàn)象是逐漸發(fā)生的。

大氣科學(xué)家斯蒂芬·克萊恩（Stephen Klein）補(bǔ)充說(shuō)，事實(shí)上，這個(gè)新模型過(guò)于簡(jiǎn)單，沒(méi)有考慮到天氣噪音等因素，它只能模擬快速的轉(zhuǎn)變過(guò)程?！坝捎谶@樣的簡(jiǎn)化，我認(rèn)為研究所稱的‘臨界點(diǎn)’并不可信?！?/p>

圖丨Silas Hao/Unsplash

施耐德則堅(jiān)持他的解讀?！拔覚z查了所有可能讓結(jié)果出錯(cuò)的原因，最終都排除了它們?！彼€補(bǔ)充道，這項(xiàng)研究的主要含義在于，氣候模型需要更好的軟硬件來(lái)處理云的問(wèn)題。“我們不應(yīng)過(guò)分自信于模型可以預(yù)測(cè)22世紀(jì)的未來(lái)，可能還有其他因素未被納入模型之中?！?/p>

布雷瑟頓表示，研究者正在開(kāi)發(fā)更多致力于解決云的模型。“在未來(lái)幾年內(nèi)，我們擁有的全球模型將以更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞阶鍪┠偷伦龅氖?。”布雷瑟頓也在開(kāi)發(fā)基于渦流模擬的全球模型。令他吃驚的是，初始的運(yùn)行參數(shù)似乎抑制了變暖反饋，這一結(jié)果超出了他們的預(yù)期。

與此同時(shí)，加州理工學(xué)院的全球模型還需要幾年才能完善。古生物氣象學(xué)家馬修·休伯（Matthew Huber）表示，檢測(cè)云層的消失趨勢(shì)是否能在 “氣候機(jī)器”重現(xiàn)，這是一件很有趣的事。這個(gè)全球模型可能會(huì)捕捉到這種動(dòng)態(tài)變化，又或者能夠表明，氣候系統(tǒng)總體上能緩沖這種在系統(tǒng)外觀察到的“臨界點(diǎn)”。

“這確實(shí)是開(kāi)發(fā)這個(gè)新模型來(lái)預(yù)測(cè)氣候意外的唯一原因，”休伯說(shuō)。