“陆地放大”效应：全球变暖，海洋和陆地变暖幅度大不同！

近日，发表在《科学进展》（Science Advaces）上的一篇研究陆地放大的新论文扩展了陆地放大的热力学理论，着重于陆地和海面过去气候的地球化学记录，这些记录如何使科学家更好地预测陆地比海洋变暖的程度更大，以及由于当前和未来的温室气体排放而变得更干燥的程度。

在最近的气候观测研究中，表明陆地变暖的幅度相对于海洋，其陆地放大（Terrestrial amplification，TA）效应是明显的。陆地放大效应是陆-海耦合的水汽和热量的结果，因此对预测未来的变暖和水的可用性很重要。然而，陆地放大的理论基础从未在短仪器周期之外进行过测试，陆地放大的空间模式和幅度仍然不确定。该研究调查了低纬度地区末次冰期（Last Glacial Maximum，LGM，约2万年）期间的陆地放大，该理论最适用。研究发现低纬度地区末次冰期和未来气候的古温度指标、理论和气候模型模拟之间存在显著的一致性。因此，古气候数据为陆地放大提供了至关重要的新支持，将未来低纬度、低海拔陆地放大的范围细化到：陆地变暖幅度比海洋大40%。观测到的数据模型理论一致性有助于调和低纬度地区末次冰期海洋和陆地古温度指标，从而影响平衡气候敏感性。

图源：百度百科

未来气候变暖对人类人口和生态系统的影响主要是区域变化的函数。因此，必须了解导致区域对当前和未来气候变化作出不同反应的机制。近几十年来，在低纬度地区，陆地表面的变暖程度超过了海面，瞬态和平衡气候模型模拟普遍预测，陆地的变暖程度将继续超过海面的变暖程度。陆地放大的潜在机制（TA=陆地与海洋表面的升温比）被充分理解为来自海洋上的潮湿空气和陆地上的干燥空气之间的基本热力学差异。然而，自然变异性、观测局限性、热滞后和非二氧化碳强迫，使得无法从20世纪的变暖中准确估计陆地。

理解地球放大的重要性的一个原因是，在未来全球变暖的情况下，地球将经历的变暖程度不会在任何地方都一样。为气候模型模拟增加一个坚实的基础，它植根于对过去气候和基础物理学的观察，可以告诉我们当前和未来变暖的区域差异。陆地放大类似于“极地放大”，即对气候模型的预测，即高纬度地区将比低纬度地区经历更多的变暖。

该论文的共同作者皮埃尔·亨利·布拉德（Pierre Henri Blard）指出，这篇论文是气候科学向前迈出的一步，对其他科学领域和公众都有意义。一个简单的模型，包括湿度和海平面变化，有力地描述了在任何时间尺度上，低纬度到中纬度地区的大陆温度变化的放大幅度都比海洋大40%。这一结果很重要，因为尽管大多数古气候档案都位于海洋中，但人类的现在和未来极其依赖于大陆气候方面的知识。

合著者史蒂文·舍伍德认为，这项研究很重要，因为它有助于我们理解地球过去的气候记录，以及如何将其与我们的模型和对未来的期望联系起来，这篇论文应该消除误解，即陆地和海洋在我们所知道的不同气候下以相同的速度变暖或降温，并应该利用这些知识。这对未来的影响是，随着全球变暖的持续，地球的大陆将继续比海洋变暖得更快，直到我们有望达到净零度并停止这种现象。

共同作者Masa Kageyama表示，她认为这篇论文很重要，因为它触及了复杂气候模型产生的气候变化预测中普遍存在的一个特征：大陆比海洋更温暖。该文分析了从上一次冰川期到现在的气候变化的这一特征，其幅度与未来几个世纪的预期升温幅度相同。热带温度重建、最先进的气候模型以及一个基于大陆和海洋上水汽和热量的耦合变化的简单理论都汇聚在一起，为陆地放大提供了可靠的估计，这一点非常值得注意。这加强了对未来气候变化的预测，同时也带来了对过去气候变化的新理解。

最后，从更广泛的角度来看，这项研究提出了一种方法，通过该方法可以利用古气候约束来告知未来的气候变化。研究主张未来的研究利用古气候数据和简单的动力学理论，利用古气候科学的前景，即利用对过去截然不同的气候状态的深刻见解，远远超出短暂的仪器记录，以揭示我们的星球未来可能会如何变化。

参考文献：

1. DOI: 10.1126/sciadv.adf81192

2. https://phys.org/news/2023-02-effects-future-climate-sea.html

3. DOI: 10.1038/s41467-022-33362-1

编译：Daisy

审核：Sara

编辑：Tommy