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暖化致無雲世界?學界反駁最新研究不可盡信

2019/2/28 — 14:41

近日刊於《自然:地球科學》研究指,如果人類造成的暖化持續,令大氣二氧化碳濃度達至現今三倍的 1,200ppm ,海面上的層積雲層 (stratocumulus clouds) 將會因跌入惡性循環完全消失:越少雲層太陽光就更易進入海洋,海洋會吸更多熱量令地球變得更熱,氣溫將會比前工業時代高 8°C 。

各國媒體爭相報道研究,並以「無雲世界」作標題,令人更憂慮氣候問題的嚴重性。不過氣候學界已有很多聲音指研究不準確,大氣二氧化碳也被指難以達到這種高濃度。聖地牙哥 Scripps 海洋研究所的雲科學家 Joel Norris 形容研究過於簡單,忽視了地球其他會影響雲層形成的天氣因素。

一直以來人類氣候模型很難處理雲的預測,因為水分凝結和雲造成的湍流空氣形成的數據遠細於模型可直接模擬的範圍,所以過去學者只用約數輸入至模型進行模擬。而為了更理解雲層,學界已開發了高解析度渦流模擬程式 (eddy simulations) ,模擬小部份大氣湍動情況,當中包括氣候模型無法直接處理的雲層形成關鍵物理學。

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幾年前,一個比較六個主要渦流模擬的計劃分析了溫升 2°C 對低海洋雲層的影響。團隊發現有兩個原因會在暖化下導致雲變薄。第一是較高氣溫允許更多乾燥空氣由上方穿透薄雲,防止其變厚並反射更多太陽能量。第二則是大氣二氧化碳濃度增加會在雲頂附近吸收熱量,阻止附近大氣冷卻,而因為這種冷卻是促使雲形成的湍流,所以進一步的暖化,雲層消失也是似乎合理的推測。

正因為對全球氣候模型摸擬雲層形成能力不滿,主導最新研究的加州理工學院氣候動力學家 Tapio Schneider ,在去年開始製作被稱為「氣候機器」的新模型。該模型會運用人工智能學習渦流模擬以及衛星觀測數據,改善其計算雲量變化能力。

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最終新模型的發現與其他此前研究吻合,不過 Schneider 再測試在大氣二氧化碳濃度是現今三倍的 1,200ppm 情況,這個濃度在人類如常活動下,下世紀就會達到,而結果顯示低海洋雲層將會完全消失。

雖然結果看似非然紮實,但多個專門研究雲的氣象學家都反對 Schneider 接下來所做的: Schneider 將單一地區的模擬結果套用至全球所有能產生類似層積雲層的區域,這種做法會顯示全球所有雲層幾乎立即消失,海洋會吸收更多熱量。德國馬克斯普朗克氣象研究所氣候科學家 Bjorn Stevens 指,這種關聯推斷無法令人對結果信服。

華盛頓大學的 Chris Bretherton 亦表示,毫無疑問雲層會於暖化下變薄,但會因各地區有不同二氧化碳濃度,而在不同時間發生,並不會如模擬所示雲層全部突然消失,質疑研究所謂的臨界點不準確。加州 Lawrence Livermore 國家實驗室大氣科學家 Stephen Klein 亦補充指,新模型其實過於簡單,缺乏其他天氣干擾雲層形成因素,不認為結果可信。

不過, Schneider 接受《科學》訪問時,堅持研究結果正確,並指研究更重要是提醒學界現時無一個模型可很好地處理雲變化的模擬。 Bretherton 反駁稱學界與自己已正在研發相關模型,相信將比 Schneider 的更為準確。而在初次測試中,暖化對雲層減少造成的反饋遠低於預期。

來源:
Science, A world without clouds? Hardly clear, climate scientists say, 27 February 2019

報告:
Schneider, T., Kaul, C.M. & Pressel, K.G. (2019). Possible climate transitions from breakup of stratocumulus decks under greenhouse warming. Nature Geoscience volume 12, pages 163–167 (2019). doi: 10.1038/s41561-019-0310-1

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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