由溫室氣體排放驅(qū)動(dòng)的持續(xù)氣候變化經(jīng)常從全球平均變暖的角度來(lái)討論。例如，具有里程碑意義的《巴黎協(xié)定》旨在將全球變暖限制在相對(duì)于工業(yè)化前水平的1.5?C。然而，未來(lái)全球變暖的程度在整個(gè)地球上將有所不同。氣候變化最明顯的區(qū)域差異之一是陸地變暖速度快于海洋變暖。未來(lái)變暖的這種“陸地放大”對(duì)理解和應(yīng)對(duì)氣候變化具有現(xiàn)實(shí)意義

一篇研究陸地放大的新論文側(cè)重于陸地和海面過(guò)去氣候的地球化學(xué)記錄如何使科學(xué)家能夠更好地預(yù)測(cè)由于當(dāng)前和未來(lái)的溫室氣體排放，陸地將比海洋變暖的程度，并且也會(huì)變得更加干燥。

“我們研究的核心思想是回顧過(guò)去，以更好地預(yù)測(cè)未來(lái)的變暖將如何在陸地和海洋上以不同的方式展開(kāi)，”伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)海洋化學(xué)和地球化學(xué)系助理科學(xué)家Alan Seltzer說(shuō)。

“理解陸地放大很重要的一個(gè)原因是，在未來(lái)的全球變暖下，地球?qū)⒔?jīng)歷的變暖程度不會(huì)在任何地方都相同，”塞爾策說(shuō)。“為氣候模型模擬增加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，植根于對(duì)過(guò)去氣候和基礎(chǔ)物理學(xué)的觀察，可以告訴我們當(dāng)前和未來(lái)變暖的區(qū)域差異。Seltzer指出，陸地放大(TA)類似于“極地放大”，這是一種氣候模型的預(yù)測(cè)，即高緯度地區(qū)將比低緯度地區(qū)經(jīng)歷更多的變暖。

盡管由于氣候系統(tǒng)其他部分驅(qū)動(dòng)的逐年變化很大，現(xiàn)代觀測(cè)記錄很嘈雜，但自1980年代以來(lái)的氣候數(shù)據(jù)中現(xiàn)在很明顯，對(duì)陸地表面變暖加劇的預(yù)測(cè)是顯而易見(jiàn)的。這種陸地放大的驅(qū)動(dòng)因素與陸地和海洋濕度的變化有關(guān)，這是通過(guò)氣候科學(xué)家在過(guò)去十年中發(fā)展的一項(xiàng)理論。這項(xiàng)新研究于周三發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，“首次使用古氣候數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估未來(lái)變暖如何影響陸地和海洋表面的理論，”塞爾策說(shuō)。“這項(xiàng)研究使我們?cè)谀Ｐ皖A(yù)測(cè)未來(lái)變暖的區(qū)域變化的方式上更加確定。

該論文調(diào)查了末次冰期最大值(LGM)期間的地面放大 - 大約發(fā)生在20，000年前 - 在低緯度地區(qū)，他們將其定義為30?S-30?N。作者說(shuō)，正是在那些緯度地區(qū)，TA的理論基礎(chǔ)最適用。作者利用陸地和海面古氣候記錄的新匯編來(lái)估計(jì)LGM中TA的大小，以與氣候模型模擬和理論預(yù)期進(jìn)行比較。努力更好地了解LGM中的大陸有多冷是Seltzer在WHOI研究的持續(xù)重點(diǎn)，這篇新論文建立在最近的一項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，該研究使用古代地下水中溶解氣體的見(jiàn)解作為過(guò)去陸地表面的溫度計(jì)。

作者擴(kuò)展了陸地放大的熱力學(xué)理論，該理論基于陸地和海洋之間濕靜態(tài)能(由溫度，水分含量和空氣高度表示的勢(shì)能)的耦合變化。在LGM中，由于陸地上大冰蓋的生長(zhǎng)，海平面比今天低120米時(shí)，海面比沒(méi)有海平面變化時(shí)略微溫暖和潮濕。通過(guò)考慮這種影響并利用古氣候記錄，作者能夠直接將過(guò)去的陸地放大與未來(lái)的預(yù)測(cè)進(jìn)行比較。

該論文指出，雖然TA背后的機(jī)制很好理解，這些機(jī)制源于海洋上空潮濕空氣和陸地上干燥空氣之間的基本熱力學(xué)差異，但許多因素 - 自然變異性，觀測(cè)限制，熱滯后和非CO2強(qiáng)迫 - 以前已經(jīng)排除了20世紀(jì)變暖對(duì)TA的精確估計(jì)。“縮小陸地放大的范圍將有助于未來(lái)對(duì)低緯度氣候變化的預(yù)測(cè)，與熱應(yīng)激和水的可用性有關(guān)，”該論文指出。

共同作者皮埃爾-亨利·布拉德(Pierre-Henri Blard)表示，這篇論文是“氣候科學(xué)向前邁出的一步”，對(duì)其他科學(xué)領(lǐng)域和公眾來(lái)說(shuō)意義重大。“我們表明，一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，涉及濕度和海平面變化，有力地描述了大陸溫度變化的放大 - 在任何時(shí)間尺度的中低緯度 - 比海洋大40%。這一結(jié)果很重要，因?yàn)殡m然大多數(shù)古氣候檔案都位于海洋中，但人類的現(xiàn)在和未來(lái)在很大程度上依賴于我們對(duì)大陸氣候的了解。

這項(xiàng)研究很重要，“因?yàn)樗兄谖覀兝斫獾厍蜻^(guò)去的氣候記錄，以及如何將其與我們的模型和對(duì)未來(lái)的期望聯(lián)系起來(lái)，”共同作者史蒂文舍伍德說(shuō)。“[這篇論文]應(yīng)該澄清任何誤解，即陸地和海洋在不同的氣候下以相同的速度變暖或變冷 - 我們知道并非如此，應(yīng)該利用這些知識(shí)。對(duì)未來(lái)的影響是，隨著全球變暖的繼續(xù)，地球大陸的變暖速度將繼續(xù)快于海洋，直到我們希望我們達(dá)到凈零排放并停止這種情況。

合著者M(jìn)asa Kageyama說(shuō)，她認(rèn)為這篇論文很重要，“因?yàn)樗|及了由復(fù)雜氣候模型產(chǎn)生的氣候變化預(yù)測(cè)中無(wú)處不在的特征：大陸比海洋更溫暖。在本文中，我們分析了氣候變化的這一特征，從上一次冰川最大值到現(xiàn)在，其幅度與未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)的預(yù)期變暖具有相同的數(shù)量級(jí)。

“值得注意的是，熱帶溫度重建，最先進(jìn)的氣候模型以及依賴于大陸和海洋上水分和熱量耦合變化的簡(jiǎn)單理論都匯聚在一起，提供了對(duì)陸地放大的可靠估計(jì)，”影山說(shuō)。“在我看來(lái)，這加強(qiáng)了對(duì)未來(lái)氣候變化的預(yù)測(cè)，同時(shí)也帶來(lái)了對(duì)過(guò)去氣候變化的新理解。

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