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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流的作用下集中在局部地區，并且與臺風、冷渦、低渦等天氣形勢相伴形成極端天氣。

羅京佳

南京信息工程大學氣候與應用前沿研究院院長

8月9日，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在日內瓦發布最新報告，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，《中國氣候變化藍皮書（2021）》正式發布并指出，全球變暖趨勢仍在持續，極端天氣氣候事件風險進一步加劇。

近年來，極端天氣在全球各地頻頻出現。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、夏季河南的暴雨……災害天氣給我們留下來深深的傷痕，也在不斷提醒我們全球變暖帶來的嚴重后果。

“從統計和觀測數據來看，在全球變暖的背景下，極端天氣出現的頻率確實在增加。”南京信息工程大學氣候與應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，極端天氣頻發與全球變暖有什么關系？全球變暖是如何影響天氣的？在全球變暖的趨勢下，未來氣候將會呈現出怎樣的發展走向？

多重因素共同作用造成強降雨

根據中國氣象局數據統計，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、持續時間長、降水區域集中，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。

據統計，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當地常年全年降水量的一半以上。其中，鄭州、輝縣、淇縣等10個縣市超過當地常年全年降水量。

為什么會有這么強的降雨？

“從科學角度來分析，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，是東亞大氣環流異常協同作用的直接結果。同時，羅京佳認為，此次河南暴雨還有中小尺度對流系統在發生作用，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，強降水區在河南省西部、西北部沿山地區穩定少動，地形迎風坡前降水增幅明顯。

氣候變暖加劇氣候系統的不穩定，是造成極端天氣氣候事件頻發的重要氣候背景。賈小龍分析，全球變暖對今年極端強降水過程的貢獻比例還有待進一步研究，但是全球變暖加大了極端強降水出現的概率已得到廣泛認可。

全球變暖導致氣候不穩定性加劇

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。科學家一方面在不斷追求極端天氣的預報精度，一方面也在反思，近些年為何會有這么多極端天氣出現？

羅京佳認為，全球氣候變暖加劇了氣候系統不穩定，是造成極端天氣氣候事件頻發、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而成的，而水蒸發成水汽需要受熱，也就是說天氣越熱，積雨云就越多，雨也就越多。

人類進入工業革命后，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流的作用下集中在局部地區，并且與臺風、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，羅京佳認為，個別地方出現破紀錄的低溫只是個例，從全球有氣象數據記錄以來，平均氣溫上升是普遍現象。“就比如我是浙江人，小時候年年冬天都會下雪結很厚的冰，但是現在卻很少見了。”羅京佳表示，由于現代人生活條件大大改善，導致抗寒能力下降，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，導致暴雪等災害性天氣發生。”羅京佳說。

地球自我調節規律或被打破

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

“在整個地球歷史中，有考據的冰期發生過7—8次。”據中國科學院南京地質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，我們現在仍處在相對較冷的時期。

冰期是指地球表面覆蓋有大規模冰川的地質時期，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，冰川的進退會造成冰期和間冰期的交替出現。

事實上，我們的地球現在正處于第四紀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”，間冰期結束之后，地球即將進入下一個小冰期，也就是說全球會逐漸變冷。但是因為人類活動的干擾，科學家無法對此次間冰期何時結束進行一個準確的預測。

自從進入工業革命后，人類對化石能源的需求大大提高，導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變，并且讓地球的自我調節機制“失靈”，從而影響到全球氣候變化。

“可以說，從極端天氣頻發現象來看，現在全球變暖已經從幕后走向臺前。”羅京佳表示，如果全球變暖得不到有效控制，地球的自我調節規律將被打破，并有可能發生多米諾骨牌一樣的效應，使得地球氣候進入不可逆階段，從而徹底滑向不可知的未來。

羅京佳認為，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，炎熱會導致陸地干旱、荒漠化，加快水分蒸發與水土流失，最終形成更多的極端天氣。

在當前這樣的情況下，頭痛醫頭、腳痛醫腳的治理思路基本已經窮盡潛力，未來需要新的應對思路，比如大規模地減少化石燃料的消耗，大規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家的事情，事實上全球氣候變化已經成為一種共識，它不再是單一的具有科學性的問題，而會涉及到一系列經濟和政策問題。”羅京佳認為，為了應對氣候變化的威脅，需要采取國際協議和必要政策，共同限制溫室氣體排放。