太空观测揭示人类对气候变化的影响

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The sun sends radiation toward Earth equivalent to over 7,000 times humans’ annual energy consumption on an annual basis.Image: Unsplash/Klemen Vrankar
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这张图解释了全球变暖是如何发生的。Image: Quartz
  • 每年,太阳辐射到达地球表面后,约有70%被吸收或反射回太空。

  • 温室气体会像隔热层一样,将太阳能量困在地球大气中,而不让其释放出去;这就导致了全球变暖。

  • 发表于近期出版的《地球物理研究通讯》上的一项科学研究,利用太空观测进一步了解地球辐射。

  • 这项研究提供了证据,表明人类活动正显著加剧全球变暖,并扩大地球的能量失衡。

每年,太阳向地球辐射的能量相当于人类年度能源消耗的逾7,000倍人类每年的能源消耗。其中很大一部分(约30%)会从大气层反弹回太空;其余部分在到达地球表面后被吸收或反射出去。温室气体被排入大气后,会像温暖的隔热毯一样捕获这些能量,而非让其逸散,全球变暖由此发生。

数十年来,科学家一直依靠模型精确预测人类活动导致全球变暖的速度。他们已经把模型做得非常准确。但在期刊《地球物理研究通讯》3月25日刊上发表研究的科学家 报告了首批全球直接观测结果,揭示人类排放的气溶胶和温室气体在多大程度上推动气候变化。“这是直接证据,表明人类活动正在导致地球能量收支发生变化,”瑞安·克雷默说,他是这篇论文的共同作者,也是美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心和马里兰大学巴尔的摩县分校的研究人员。

自1977年以来,美国国家航空航天局一直通过搭载卫星仪器,持续研究地球的能量收支,相关工作隶属云与地球辐射能量系统(CERES)项目。这些仪器对地球辐射进行了详细测量:有多少能量进入地球,有多少逸散,又有多少被海洋吸收。这项新研究首次将人类活动以及水汽、云层和地表反射率等自然因素纳入考量,从而精确确定地球能量失衡,并识别出“人为活动在地球变化中的能量收支里留下的鲜明印记”。

研究得出结论:2003年至2018年间,人类活动使这种失衡(也称“辐射强迫”)增加了约0.5瓦/平方米,主要原因是温室气体浓度上升。作为参照,这相当于让地球表面几乎5万亿盏60瓦灯泡始终亮着。

环境研究机构突破研究所的气候科学家泽克·豪斯法瑟表示,这项研究“在很大程度上验证了我们已知的情况,而且采用了更直接、以观测为基础的方式”,并举例提到一项2015年发表于《自然》的研究,该研究测量了地球表面二氧化碳造成的辐射强迫。

这些数据与科学家的气候模型吻合良好,同时也为监测减缓气候变化的措施是否奏效,以及检验计算量巨大的模型,提供了更快捷的方法。这些发现或许也会影响那些仍对发表气候研究的科学家中97%所形成的压倒性气候共识持怀疑态度的人。豪斯法瑟说:“以我的经验来看,怀疑论者往往更容易被观测结果而非模型说服,所以这当然会有所帮助。它让人很难轻易解释掉这些证据。”

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