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死的vlei树与海市蜃楼,南非亚日。
死的vlei树与海市蜃楼,南非亚日。 信誉:约翰国王/ alamy股票照片。
客人帖子
2020年9月1日11:00

帖子:为什么土地比海洋更快地热身?

拜伦博士

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09.01.20
拜伦博士

拜伦博士

01.09.2020 |11:00 AM
客人帖子 帖子:为什么土地比海洋更快地热身?

去年,全球气温是0.95C暖和比20世纪的平均水平。人类活动负责大约100%的变暖

深入了解这些数字表明地球的陆地地区是1.43C暖和比平均水平,而海洋是0.77C暖和。这是世界上近几十年来世界各大洲的大陆如何更快地温暖。

土地和海洋温度变化之间的对比将强烈地塑造未来变暖的全球格局,对人类具有重要影响。毕竟,我们是一种更喜欢生活在土地上的物种。

但是什么推动这种温暖的造影?这是一个粗心性的简单问题,但一个有一个误解的答案。在这款客人邮政中,我概述了近年来仅开发的土地上海温暖对比的强大的定量理论。

热力容量

简单的物理表明,当你把更多的热量放入气候系统时,土地应该比海洋更快地热。这是因为土地有一个较小的“热力容量“而不是水,这意味着它需要更少的热量来提高其温度。

下图表显示了地球的陆地表面(黄线)在观测记录上的海洋(深蓝色)更快地温暖了。

在NOAA的表面温度记录中的陆地上放大了变暖。图表显示了土地(黄线),海洋(深蓝色)和陆地和海洋(浅蓝色)的年平均气温。所有数字相对于1901-2000。
在NOAA的表面温度记录中的陆地上放大了变暖。图表显示了土地(黄线),海洋(深蓝色)和陆地和海洋(浅蓝色)的年平均气温。所有数字相对于1901-2000。noaa的数据;通过碳简短使用图表亚慱官网高级园林

在季节性气候系统的不同部分也可以看到这种效果。例如,随着太阳在北半球春季北方的北部移动,其能量迅速加热印度相对于周围的海洋。加热中的这种对比在驱动南亚季风的逆转中起着关键作用。

土地的小热量也有助于解释为什么一些大陆地区,如俄罗斯和美国中部,夏天可以在冬天变得非常寒冷。这被称为“大陆”。

鉴于其在季节性陆地温暖对比中的核心作用,热量是在试图解释为什么在气候变化下的大陆的大陆的大陆温暖的天然起点。但这种解释存在问题。

变暖鲜明

在一个地标1991纸,气象学家Syukuro manabe.他使用的同事早期的气候模型比较短暂的气候系统的回应逐步增加二氧化碳转移到长期平衡响应。

换句话说,当CO2停止上升时,它们正在比较气候,而CO2随着气候的增加,并且气候最终在其新的温暖状态下稳定。

如果陆地和海洋之间的热量差异是控制温暖对比的决定性因素,我们希望一旦海洋有足够的时间来预热,我们希望在均衡时消失。

但这不是马拉雅发现的。相反,他发现土地与海洋变暖的比例(现在称为“放大因子“)在瞬态和均衡实验中类似。

这证明了土地上海变暖鲜明 - 在本世纪末的预计变暖的地图上突出显示 - 这是对气候变化的根本反应,这些气候变化不受热量控制。如果热容量无法解释变化的气候变暖的放大的土地,那么什么可以?

在21世纪结束时(2080-2100)相对于历史时期(1980-2000),气候模型投影近表面温度的变化。来自GFDL-CM4模型的数据在化石燃料,高排放量SSP58.5场景下;Myrne的图表。

在21世纪结束时(2080-2100)相对于历史时期(1980-2000),气候模型投影近表面温度的变化。来自GFDL-CM4模型的数据化石燃料,高排放SSP58.5场景;Myrne的图表。

超越热力

Manabe最初提出的第一个解释调用了表面能平衡。这描述了地球表面与其上方的大气之间的能量交换。

当大气二氧化碳浓度增加时,辐射到地球表面的增加导致温度升高。这是因为地球表面辐射的大量热量被大气中的温室气体捕获。

但是,这种CO2诱导的表面变暖的程度取决于通过导致冷却的局部因素平衡的程度 - 即,由于陆地表面与其上方的空气之间的干热源而导致的蒸发和冷却引起的冷却。(后者引起的大气变暖也倾向于抑制云层,从而抑制云层,会导致进一步干燥土地表面。)

海洋 - 具有无限水蒸发的水 - 通过越来越小的温度升高,通过蒸发越来越多的水,可以有效地冷却气候。另一方面,大洲通常具有有限的水分可用性,因此蒸发受到限制。

这意味着,在大陆,更多的额外放射线在温暖的气候中进入表面,需要通过干热交换而不是龙波辐射冷却而不是蒸散蒸腾。与自由蒸发的海洋相比,这意味着表面温度的较大增加。

这种“表面能平衡”理论用于陆地上海温暖对比的理论也已提出最近的研究

对于扩增的欧式变暖的这种解释是直观的,并且在确定温度变化时的土地“干燥”的关键作用是直观的。但它需要得到硬度的支持。

表面能平衡理论的问题是它依赖于土地表面的性质 - 这是多种多样的,复杂和难以模拟的 - 为了准确地表示气候模型。特别是,量化蒸发蒸腾的响应如何应对变化的气候 - 表面能平理论的关键成分 - 需要了解区域土壤水分和植被以及这些属性如何随着气候变化。一项艰巨的任务。

此外,覆盖氛围中的因素也很重要:如何降雨和风如何变化?影响土地能量平衡的无数流程意味着使用本框架作为陆地海洋温暖对比定量理论的基础是挑战性的。虽然观点在概念上是有用的,但它提供了对驾驶温暖对比的物理学的不完整理解。

一个新的想法

而不是表面能量平衡,大气动力学- 大气的运动及其热力学状态 - 基于对过去十年开发的土地温暖对比的新了解。

一个2008纸Manoj教授Joshi- 然后在达德利中心读书大学现在在东安格利亚大学- 是第一个指出大气中的动态过程在陆地和海洋区域的湿度下连接温度和湿度。

具体而言,他表明流逝速率 - 高度的温度降低 - 随着气候变暖而不是土地减少。这是因为海洋上方的空气在任何时刻,通常比在陆上的空气中保持更多的水蒸气。

这些对比流逝速率变化解释了变暖的对比:落地率的较弱降低意味着相对于海洋的陆地表面温度较大。

这种机制不一定直观,但依赖于大气动力学的良好过程。不同的流逝速率变化是现在被接受了作为土地上海温暖对比的基本驱动力,特别是在低纬度(高达约40n和40s)。在地区放大升温包括地中海也通过相同的失效率机制解释。

定量理论

凭借他的2008年纸,Joshi对土地温暖对比引入了新的概念理解。但是,再次解释是定性的。

和...一起保罗·奥格尔曼教授来自麻省理工学院,我意识到流逝率参数可以扩展并发展成定量理论。

关键洞察力是,虽然陆地和海洋的温度和湿度的变化非常不同,但Joshi确定的大气动力学约束意味着温度和湿度的特定组合变化 - 具体而言,在休息的一块空气中包含的能量,已知的数量潮湿的静止能量- 大致相等。这种洞察力使我们能够获得陆地温度变化的等式,我们发表了2018年

我们的等式表明是,土地温度对气候变化的反应取决于两个因素:海洋变暖以及当今气候中的土地如何干燥。

解干燥的土地,它的温暖越多。该理论已经存在验证气候模型使用观察数据在过去的40年里。该理论解释了为什么土地变暖预计干旱的干旱亚热带地区的土地变暖将特别严重,并解释了为什么近几十年来土地的相对湿度一直在下降。

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未来陆地温度投影理论的重要意义(跨模型差异很大)这是准确模拟干燥土地是至关重要的在目前的气候下,但这是技术上令人棘手的,因为土地表面的复杂性。

不符合众所周知的

这种新的对陆海温暖对比的了解是由大气动态和气候动态研究社区受到欢迎的。

但是,可以公平地说,在更广泛的气候科学和气候中仍然没有众所周知的是,陆地海洋温暖对比由干燥驱动而不是热容量的差异。亚慱彩票APP

并且它肯定在公共领域不众所周知。就理论本身而言,一些研究人员发现陆地表面的复杂性令人惊讶地归入单一的“干燥”参数。

我还发现它令人惊讶和鼓舞人心的是,系统作为大陆气候的复杂性的反应可以逐步逐步逐步逐步。我会倡导更多关于气候科学的这种概念研究。亚慱彩票APP

来自这个故事的Sharelines
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