未来的天空将没有云？气候学家表示：还很难搞清楚！

随着全球变暖，低悬在海面上空的灰云层会突然消失吗？是的，如果你相信最近发表在《自然·地球科学》上的一项新研究的话。

科学家们通过超级计算机运行的模型发现，如果大气中的二氧化碳含量增加三倍，层积云可能会在可怕的恶性循环中消失：

气温升高→云变少→反射阳光减少→吸收阳光增多→气温升得更高→云变得更少……

最终，恶性循环导致地球温度上升12°C，这可是翻天覆地的大变化。虽说二氧化碳浓度不太可能增加三倍，考虑到人类过去的碳排放速率，这也并非不可能之事。

图丨Arun Kulshreshtha

但是，许多研究云的气候科学家对这项研究持有异议，他们认为对局部大气的分析并不适用于整个地球。斯克里普斯海洋学研究所的乔尔·诺里斯（Joel Norris）说：“这个模型过于简单，实质上只有一个旋钮，旋钮上只有两个控制档，但地球上影响气候的旋钮很可能要多得多。”

虽然气候模型已经很高级很复杂了，但还是对付不了云。云由凝结的水汽和湍气流形成，这种过程发生在极小的尺度下，小到无法通过模型直接模拟，只能使用近似值。

为了更好地理解云，科学家们开发了高分辨率的涡流模拟，用于再现小范围的大气运动，例如云形成过程中的关键物理过程——气候模型无法直接处理这方面的问题。

几年前，科学家们通过对比六个主流涡流模拟的结果，研究了仅2°C的升温如何影响海洋上空的低云。结果表明，有两种动力学变化导致云层变薄并加剧气候变暖。

首先，高温使薄云被大量的干燥空气穿透，云层无法变厚，不能反射更多阳光；

其次，二氧化碳含量的增加将热量滞留在云顶附近，使之无法冷却。因为冷却产生湍流，才能形成云，所以这种影响可能会阻碍云的形成，进一步加剧变暖。如果温室气体排放继续下去，这些低云似乎会“融化”掉。

图丨Nicholas Swanson/Unsplash

失望于全球模型在模拟云方面的欠佳表现，加州理工学院的气候动力学家塔皮奥·施耐德（Tapio Schneider）去年开始构建新的模型—— “气候机器”（Climate Machine）。

该模型利用人工智能从涡流模拟和卫星观测中学习，以提升模拟云的呈现效果。要实现这个全球模型，研究团队首先得建立自己的涡流模拟，让其能和海洋进行动态交互，并让模拟云的改变加快气候变暖，或让气候变暖加快云的改变。

他们的涡流模拟得出了与之前的其他研究相同的反馈机制，但施耐德设定的二氧化碳浓度比大多数实验的设定都要高。

模型表明，当二氧化碳浓度达到每百万分之1200，也就是现在浓度的三倍时，低云盖很快就会消失。要是不采取措施阻止气候变暖，下个世纪的二氧化碳浓度就可能达到这个水平。

结果本身看起来靠谱，虽说不是特别新颖。然而，有的科学家反对施耐德接下来的做法：将仅能表现云层可能消失的一个地点的结果，外推到所有具有类似层积云云盖的区域。

这么做的结果表明，所有的云几乎同时消失，让更多的太阳能量突然被黑暗的海洋吸收。气候科学家比约恩·史蒂文斯（Bjorn Stevens）表示，认为云和海洋以这么简单的方式联系在一起，这是很牵强的。

过去的研究已经证明，这些反馈无疑会起到作用。“但它们都发生在不同时间、不同地点和不同的二氧化碳浓度中，”华盛顿大学的克里斯·布雷瑟顿（Chris Bretherton）说。不可能存在突然的转折点——所有的云一下子就消失了。在海洋和大气的复杂反应的影响下，这种现象是逐渐发生的。

大气科学家斯蒂芬·克莱恩（Stephen Klein）补充说，事实上，这个新模型过于简单，没有考虑到天气噪音等因素，它只能模拟快速的转变过程。“由于这样的简化，我认为研究所称的‘临界点’并不可信。”

图丨Silas Hao/Unsplash

施耐德则坚持他的解读。“我检查了所有可能让结果出错的原因，最终都排除了它们。”他还补充道，这项研究的主要含义在于，气候模型需要更好的软硬件来处理云的问题。“我们不应过分自信于模型可以预测22世纪的未来，可能还有其他因素未被纳入模型之中。”

布雷瑟顿表示，研究者正在开发更多致力于解决云的模型。“在未来几年内，我们拥有的全球模型将以更严谨的方式做施耐德做的事。”布雷瑟顿也在开发基于涡流模拟的全球模型。令他吃惊的是，初始的运行参数似乎抑制了变暖反馈，这一结果超出了他们的预期。

与此同时，加州理工学院的全球模型还需要几年才能完善。古生物气象学家马修·休伯（Matthew Huber）表示，检测云层的消失趋势是否能在 “气候机器”重现，这是一件很有趣的事。这个全球模型可能会捕捉到这种动态变化，又或者能够表明，气候系统总体上能缓冲这种在系统外观察到的“临界点”。

“这确实是开发这个新模型来预测气候意外的唯一原因，”休伯说。

作者：Paul Voosen 

翻译：邮狸

校对：Eon

编辑：Ent，李小葵

编译来源

Science, A world without clouds? Hardly clear, climate scientists say

译文版权属于果壳，未经授权禁止转载。如有需要，请联系sns@guokr.com（欢迎转发到朋友圈~）

果壳

ID：Guokr42

果壳整天都在科普些啥啊！

吓得我二维码都屈光不正了！

我都惊了，怎么这么好看！↘️