短波辐射的太阳光可以穿透温室气体被地表吸收

2021-08-12 13:27:26 来源：科技日报

温室气体就像盖在地球上方的大棚，短波辐射的太阳光可以穿透温室气体被地表吸收，但地表反射出来的长波热量辐射则无法穿过温室气体进入太空。于是地球越来越热，雨水也越来越多。这些雨水会在大气环流的作用下集中在局部地区，并且与台风、冷涡、低涡等天气形势相伴形成极端天气。

罗京佳

南京信息工程大学气候与应用前沿研究院院长

8月9日，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在日内瓦发布最新报告，报告称极端高温等极端天气将变得更加频繁。此前的8月4日，《中国气候变化蓝皮书（2021）》正式发布并指出，全球变暖趋势仍在持续，极端天气气候事件风险进一步加剧。

近年来，极端天气在全球各地频频出现。仅今年以来，我国就遭遇了年初的极寒天气、春季北方的沙尘暴、初夏武汉和南通的大风、夏季河南的暴雨……灾害天气给我们留下来深深的伤痕，也在不断提醒我们全球变暖带来的严重后果。

“从统计和观测数据来看，在全球变暖的背景下，极端天气出现的频率确实在增加。”南京信息工程大学气候与应用前沿研究院院长罗京佳教授告诉科技日报记者。

许多人会心存疑问，极端天气频发与全球变暖有什么关系？全球变暖是如何影响天气的？在全球变暖的趋势下，未来气候将会呈现出怎样的发展走向？

多重因素共同作用造成强降雨

根据中国气象局数据统计，河南郑州国家基本气象站7月20日16时到17时的降水量，几乎占郑州常年总雨量——640.8毫米的1/3。

中央气象台首席预报员陈涛说，7月17日以来河南强降雨过程累计雨量大、持续时间长、降水区域集中，小时雨强的极端特征也非常明显。其中，1小时201.9毫米的记录，超过了中国大陆有气象记录以来小时雨强的极值。

据统计，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个县市过程累计降水量达当地常年全年降水量的一半以上。其中，郑州、辉县、淇县等10个县市超过当地常年全年降水量。

为什么会有这么强的降雨？

“从科学角度来分析，形成河南这样的特大暴雨有多重因素，缺一不可。”罗京佳说，形成降雨不仅要有充沛的水汽，同时要有强烈的垂直上升运动，让水汽变成大水滴降落下来，还要有周围多种天气条件与之配合。

国家气候中心副主任贾小龙在接受媒体采访时表示，河南省近期极端强降水事件综合了全球变暖背景及我国北方“七下八上”的降水集中期，是东亚大气环流异常协同作用的直接结果。同时，罗京佳认为，此次河南暴雨还有中小尺度对流系统在发生作用，其尺度可能只有一两百公里、生命周期只有几个小时，比如河南西北部的太行山和伏牛山的特殊地形，对偏东气流起到抬升辐合效应，强降水区在河南省西部、西北部沿山地区稳定少动，地形迎风坡前降水增幅明显。

气候变暖加剧气候系统的不稳定，是造成极端天气气候事件频发的重要气候背景。贾小龙分析，全球变暖对今年极端强降水过程的贡献比例还有待进一步研究，但是全球变暖加大了极端强降水出现的概率已得到广泛认可。

全球变暖导致气候不稳定性加剧

近年来，无论是中国还是全球其他地方，极端天气气候事件频发。科学家一方面在不断追求极端天气的预报精度，一方面也在反思，近些年为何会有这么多极端天气出现？

罗京佳认为，全球气候变暖加剧了气候系统不稳定，是造成极端天气气候事件频发、强度增强的根本原因。

以暴雨为例，简单来说，天要下雨就需要积雨云，云是由水汽上升凝结而成的，而水蒸发成水汽需要受热，也就是说天气越热，积雨云就越多，雨也就越多。

人类进入工业革命后，二氧化碳等温室气体排放快速增加。“这些温室气体就像盖在地球上方的大棚，短波辐射的太阳光可以穿透温室气体被地表吸收，但地表反射出来的长波热量辐射则无法穿过温室气体进入太空。于是地球越来越热，雨水也越来越多，这些雨水会在大气环流的作用下集中在局部地区，并且与台风、冷涡、低涡等天气形势相伴形成极端天气。”罗京佳解释说。

而对于冬季的极寒事件，罗京佳认为，个别地方出现破纪录的低温只是个例，从全球有气象数据记录以来，平均气温上升是普遍现象。“就比如我是浙江人，小时候年年冬天都会下雪结很厚的冰，但是现在却很少见了。”罗京佳表示，由于现代人生活条件大大改善，导致抗寒能力下降，稍有降温就会形成深刻印象，但这并不能推翻科学仪器的观测记录。总的来说，无论冬季还是夏季，全球气温上升是不争的事实。

虽然冬季的平均气温在上升，但时不时出现的强降雪，确实也是全球变暖在背后作祟。

“地球平均气温每提升1℃，大气中就会多7%的水汽，这些水汽在夏季会以雨的形式落回地面，在冬季则是以降雪的方式出现，导致暴雪等灾害性天气发生。”罗京佳说。

地球自我调节规律或被打破

对于有着46亿年“球龄”的地球来说，冷暖交替是常态，地球就像自带了一台超级空调。

“在整个地球历史中，有考据的冰期发生过7—8次。”据中国科学院南京地质古生物研究所的陈吉涛研究员介绍，从地球历史大尺度的角度看，我们现在仍处在相对较冷的时期。

冰期是指地球表面覆盖有大规模冰川的地质时期，又称为冰川时期。地球表面没有大陆冰川的时期则为“温室”气候。而在冰川时期，冰川的进退会造成冰期和间冰期的交替出现。

事实上，我们的地球现在正处于第四纪大冰期中的一次小的间冰期。其开始于一万一千多年前。按照“时间表”，间冰期结束之后，地球即将进入下一个小冰期，也就是说全球会逐渐变冷。但是因为人类活动的干扰，科学家无法对此次间冰期何时结束进行一个准确的预测。

自从进入工业革命后，人类对化石能源的需求大大提高，导致温室气体排放显著提升，地球平均气温正在向相反的方向转变，并且让地球的自我调节机制“失灵”，从而影响到全球气候变化。

“可以说，从极端天气频发现象来看，现在全球变暖已经从幕后走向台前。”罗京佳表示，如果全球变暖得不到有效控制，地球的自我调节规律将被打破，并有可能发生多米诺骨牌一样的效应，使得地球气候进入不可逆阶段，从而彻底滑向不可知的未来。

罗京佳认为，全球变暖不仅制造出更强的降雨、更大的洪水和热浪，气温上升还会融化冰川，炎热会导致陆地干旱、荒漠化，加快水分蒸发与水土流失，最终形成更多的极端天气。

在当前这样的情况下，头痛医头、脚痛医脚的治理思路基本已经穷尽潜力，未来需要新的应对思路，比如大规模地减少化石燃料的消耗，大规模实施新能源的替代，才能减缓全球变暖。

“全球气候变化不仅仅是科学家的事情，事实上全球气候变化已经成为一种共识，它不再是单一的具有科学性的问题，而会涉及到一系列经济和政策问题。”罗京佳认为，为了应对气候变化的威胁，需要采取国际协议和必要政策，共同限制温室气体排放。