新分析有助于调和卫星和气候模型之间的差异

卫星观测和计算机模拟是了解地球气候过去变化和预测未来变化的重要工具。然而，从1979年到现在，卫星观测始终显示比气候模型模拟的变暖要少，特别是在热带对流层(地球大气层最低约15公里)。这种差异引起了人们对模型可能夸大未来温度变化的担忧。

根据劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)科学家的最新研究，模型与卫星之间的差异在很大程度上可以用地球气候的自然波动和气候模型强迫因子的缺陷来解释，而不是作为基本模型误差的指标。

“自然气候变率似乎部分掩盖了卫星时代的变暖，”LLNL气候科学家、发表在美国国家科学院院刊上的一篇论文的主要作者StephenPo-Chedley说。

该研究的结果有助于更好地了解气候历史变化的原因，并增加对21世纪持续全球变暖的模型模拟的信心。

“尽管人类排放二氧化碳导致地球变暖，但地球气候的自然变化会暂时加速或减弱这种整体变暖趋势，”普林斯顿大学和美国国家海洋与大气研究所的合著者ZacharyLabe指出政府的地球物理流体动力学实验室。除了调节变暖速度外，年代际太平洋涛动等气候自然波动也会产生独特的区域地表温度变化模式。

这些地表温度模式是量化自然变化对卫星时代变暖影响的关键。研究小组考虑了来自气候模型模拟的数千张地表变暖图。然后，该团队训练了机器学习算法，将地表变暖的模式与自然气候振荡引起的变暖或变冷的总体幅度联系起来。机器学习方法成功地将自然气候振荡引起的大气变暖与其他原因引起的变暖分离开来，例如人为引起的温室气体水平增加。

当将这种方法应用于观测到的变暖模式时，机器学习方法的预测表明，在卫星时代，自然振荡使现实世界的热带对流层变暖趋势减少了约25%。尽管气候模型模拟了气候中这种自然的年代际振荡，但这些波动的时间和顺序在每次模拟中都不同，并且只会偶然与观测结果相匹配。自然变率对变暖的这种部分“抵消”有助于解释为什么在过去几十年中，气候模型模拟倾向于模拟比热带对流层温度卫星观测更多的变暖。

除了自然气候变率外，模型强迫因素也可以影响观测和气候模型之间的比较。强迫因子是影响气候的外部因素，例如太阳强度的历史变化、火山爆发、温室气体浓度和气溶胶排放。有关这些因素的信息用于最近的气候模型模拟。这些输入的缺陷会影响模型模拟。

最近发表在地球物理研究快报上并由国家大气研究中心的科学家和这项新研究的合著者约翰·法苏洛领导的研究表明，生物质燃烧气溶胶排放的偏差可以人为地增强模拟环境中开始的地表变暖。90年代中期，特别是在北极和北半球的大陆上空。

Fasullo的研究在这项新研究中得到扩展，以确定燃烧生物质的气溶胶排放的偏差是否也会影响热带对流层的变暖。

“我们的分析表明，模型模拟中使用的生物质燃烧气溶胶排放的不连续性会影响热带对流层的模拟变暖，”Fasullo指出。“虽然这个结果特定于NCAR的社区地球系统模型，但生物质燃烧输入的这个问题也可能影响其他气候模型。”

这两项发现——减少了自然气候变率导致的卫星变暖和高估了由于生物质燃烧气溶胶强迫问题导致的模型变暖——在很大程度上调和了热带对流层变暖的模型-卫星差异。