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死莱树海市蜃楼,纳米比亚。
死莱树海市蜃楼,纳米比亚。 来源:约翰国王/ Alamy图片社图片。
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2020年9月1日11:00

访客发表:为什么土地热身比海洋快?

医生迈克尔伯恩

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20年9月1日
医生迈克尔伯恩

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2020年9月1日|11:00 AM
游客帖子 访客发表:为什么土地热身比海洋快?

去年,全球气温分别为0.95C回暖比20世纪的平均水平。人类活动负责解决这个变暖的100%

钻研得更深一些,到这些数字表明,地球陆地面积分别为1.43C回暖高于平均水平,而海洋是0.77C回暖。这是世界上大陆是如何比海洋近几十年来温暖更迅速的证据。

陆地和海洋的温度变化之间的这种反差会极力塑造未来变暖的全球格局和对人类的重要意义。我们,毕竟,这么多喜欢一个物种生活在陆地上。

但是,是什么推动这个变暖的反差?这是一个看似简单的问题,而是一个有很多误解的答案。在这个客户后,我概括为只在最近几年已开发的土地,海洋变暖相反一个强大的,定量的理论。

热容

简单的物理表明,当你把更多的热量进入气候系统,土地要快于海洋变暖。这是因为土地具有更小的“热容量”比水,它需要较少的热量,其手段,以提高它的温度。

在观测记录如下图表所示如何地球陆地表面(黄线)已比海洋(深蓝色)加热更迅速。

放大变暖对土地表面温度记录显而易见NOAA。线图显示年平均温度土地(黄线),海洋(深蓝)和陆地和海洋结合(浅蓝色)。相对于1901-2000所有数字。
放大变暖对土地表面温度记录显而易见NOAA。线图显示年平均温度土地(黄线),海洋(深蓝)和陆地和海洋结合(浅蓝色)。相对于1901-2000所有数字。从NOAA数据;使用由碳简要图表乐动体育下载appHighcharts

这种效应也可以在季节性气候系统的不同部分看到。例如,随着北半球春季赤道的太阳向北移动,它的能量迅速加热印度相对于周围的海洋。这种反差在加热对风的驱动南亚季风逆转了关键作用。

土地的热容量小也有助于解释为什么一些大陆地区,如俄罗斯和美国中部地区,可以在夏季会变得很热,但在冬天冷得厉害。这被称为“大陆性”。

鉴于其在季节性陆地 - 海洋变暖相比之下核心作用,热容量是天然的起点试图解释为什么大陆暖比气候变化条件下的海洋更多的时候。但这个解释的问题。

温补对比

在一个里程碑1991年纸气象学真锅淑郎并用他的同事早期的气候模式比较短暂的气候系统,以逐步增加的响应中CO2的长期平衡响应。

换句话说,他们同时二氧化碳与气候一旦CO2已经停止上涨和气候在其新的,温暖的状态已经稳定,最终分别增加比较气候。

如果在陆地和海洋之间的热容量的差异是控制气候变暖的对比度的决定性因素,我们预期相反,在平衡消失,一旦海洋有足够的时间来热身。

但是,这不是什么真锅找到。取而代之的是,他发现的陆地到海洋变暖的比例(现在被称为“放大系数“)是在短暂的平衡实验都类似。

这是证据表明,陆地 - 海洋变暖对比 - 在下面的地图预计变暖这个世纪末强调 - 是不是由热容量控制气候变化的基本响应。如果热容量不能解释扩增的土地在不断变化的气候变暖,又能怎样?

通过相对于历史时期(1980- 2000年)在21世纪(二零八零年至2100年)的端部在近表面温度的变化的气候模式投影。数据从化石燃料,高排放SSP58.5情景下在GFDL-CM4模型;由M Byrne的图。

通过相对于历史时期(1980- 2000年)在21世纪(二零八零年至2100年)的端部在近表面温度的变化的气候模式投影。从下了GFDL-CM4模型数据化石燃料,高排放情景SSP58.5;由M Byrne的图。

除了热容

第一种解释,最初是由真锅提出,调用地表能量平衡。这说明能源的地球表面和其上方的大气之间的交流。

当大气中的二氧化碳浓度增加,辐射到地球表面增加造成的温度上升。这是因为热的通过地球表面辐射的较大的量被捕获由大气中的温室气体。

但这种CO2诱导的表面变暖的程度取决于有多少是由局部因素引起的冷却平衡 - 即,冷却通过蒸发造成的和冷却由于干热的地表和它上面的空气之间的热交换。(由后者的大气变暖也倾向于抑制云的形成,因此,可以引起进一步的干燥的地面上。)

海洋 - 这有无限的水蒸发 - 可以通过只用很小的温度升高蒸发越来越多的水高效地冷却自己在气候变暖。洲,在另一方面,典型地具有有限的水分的可用性等蒸发被约束。

的是,在大洲,多个额外的辐射进入所述表面在气候变暖需要的要被通过干热和长波辐射的交换消散此装置冷却,而不是蒸散。这意味着相比于自由蒸发海洋表面温度有较大增加。

这种“表面能量平衡”理论为陆海温的对比也已提出最近的研究

这解释扩增大陆变暖是直观的,在确定温度变化对土地“干燥”关键作用的提示。但是,它需要通过实实在在的数字支持。

与表面能量平衡理论的一个问题是,它依赖于地表的性能 - 这是多种多样的,复杂的和非常困难的,以模拟 - 为了在被精确地表示气候模型。特别是,如何量化蒸散将对气候变化的响应 - 地表能量平衡理论的关键成分 - 需要区域土壤水分和植被以及如何将这些属性本身气候变化的知识。一个艰巨的任务。

此外,在上面的大气因素也很重要:如何将降雨和风向转变?影响地表能量平衡的无数进程意味着,使用该框架作为一个定量的理论土地海洋变暖对比的基础是具有挑战性的。虽然观点是概念上是有用的,它提供了物理驱动升温对比度的不完全理解。

一个新的想法

而不是表面能量平衡,大气动力学- 大气的运动和热力学状态 - 支撑这种在过去十年中开发的土地,海洋变暖的对比度有了新的认识。

2008年的论文教授乔希马诺- 然后在气象局哈德利中心雷丁大学现在在东英吉利大学- 是第一个指出的是,在大气中的连接的温度和湿度在陆地和海洋区域动力过程。

具体而言,他指出,递减率 - 有高度的温度下降的速度 - 在海洋比陆地上的气候变暖更强烈地降低。这是因为,海洋上方的空气是,在任何时刻,通常保持更多的水蒸汽比空气在陆地上。

这些对比递减率的变化解释预热对比:在土地递减率较弱的下降意味着在相对于海洋地表温度有较大增加。

这种机制不一定是直观的,但在大气动力学依赖于完善的过程。不同的递减率变化现在接受作为土地海洋变暖的对比,尤其是在低纬度地区(高达约40N和40S)的根本驱动力。在区域的放大变暖包括地中海也通过同样的流逝速率机制进行说明。

定量理论

随着他2008年纸,乔希介绍了陆地 - 海洋变暖对比新概念的理解。但是,同样,解释是定性的。

和...一起教授保罗奥戈尔曼来自麻省理工学院我意识到,递减率论点可以扩展并发展成为一个定量的理论。

的重要的见解是,虽然在温度和湿度在陆地和海洋的变化有很大的不同,由乔希标识的大气动力学约束意味着,在温度和湿度的特定组合的变化 - 即,能量包含在空气中的一个包裹在休息,数量被称为潮湿的静态能量- 近似相等。这种洞察力使我们能够推导出土地的温度变化,这是我们发布的方程式在2018年

什么我们的公式表明的是,土地的温度对气候变化的响应取决于两个因素:海洋变暖和如何干的土地是在今天的气候。

干燥器中的土地,它越变暖。该理论已经过验证气候模型利用观测数据在过去的40年。该理论解释了为什么土地升温预计在干燥,干旱亚热带地区特别严重的,也解释了为什么在土地相对湿度已下降近几十年来。

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该理论的一个重要含义为未来的土地下的预测(横跨车型有很大的不同)是关键的是要准确地模拟土地怎么干的在当前的环境,但是这在技术上是棘手的,由于地表的复杂性。

不为人熟知

这种新的土地,海洋变暖相反的理解已经由大气动力学和气候动力学受到好评的研究团体。

但它是公平地说,它仍然不能在更广泛的气候科学和气候影响的社区,土地,海洋变暖对比度由干燥而不是热容量的差异驱动的众所周知的。乐动体育 英超

它肯定不是很好的公共领域是已知的。在理论本身而言,一些研究人员感到惊讶的是,陆地表面的复杂性可以归入一个“干”的参数。

我也觉得奇怪和激励一个系统复杂的大陆性气候的响应可以归结为一个简单的等式。我会主张更多的这种气候科学的概念研究的。乐动体育 英超

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