建模氣候變得更加複雜。科學家報告稱,考慮了各種氣體和大氣氣溶膠之間化學相互作用的新模擬,這使科學家和政策制定者更好地估計了這些氣體的氣候改變作用。



一些大氣氣體(稱為溫室氣體)捕獲熱量並提高行星的表面溫度。許多科學家說,這個過程使地球保持宜居,但如今,地球可能變得太多了。儘管大多數氣候模擬都包括這些大氣成分的直接熱吸收效應,這些成分可以在實驗室中很容易測量,但很少有人說明它們的存在如何增加或減少行星冷卻氣霧劑的大氣濃度。他指出:“這些影響通常是被理解的,但沒有很好地量化。”
氣溶膠,如此小,以至於它們懸浮在空氣中,來自火山和海上噴霧等天然來源,但也形成了涉及從尾管和煙囪中噴出的氣體的化學反應中形成的。淺色氣溶膠,例如硫酸鹽液滴,散射陽光並將其中的一些反射回太空,就像天然雲一樣冷卻地球的表面。
最近,辛德爾(Shindell)和他的同事修改了NASA氣候模型,以考慮主要大氣成分之間的化學反應以及對氣溶膠濃度的影響。他們的報告,10月29日科學,揭示一些溫室氣體的變暖作用比以前認識的要大得多,因為它們參與破壞氣溶膠的反應,而另一些溫室的變暖作用實際上會增加冷卻氣溶膠的濃度。
這項新的研究“表明,如果不考慮空氣污染的影響,您將無法制定有效的氣候政策,”瑞典隆德大學的生態系統建模者Almut Arneth說。
修訂模型的新部分考慮甲烷,一氧化碳和氮氧化物對羥基自由基大氣濃度的影響,有時被稱為大氣洗滌劑的高反應性分子。 Shindell說,當這些自由基與大氣中的氣體反應時,羥基濃度可以耗盡,這減慢了產生淺色,散落的硫酸鹽氣溶膠的反應。他指出:“較少的氣溶膠意味著較低的冷卻效果。”
使用修訂模型的分析表明,甲烷和一氧化碳的氣溶膠燃料能力大大增強了這些氣體的行星變暖效應。先前的研究表明,在一個世紀的過程中,一公斤的甲烷比一公斤二氧化碳高約25倍。但是,加上甲烷的羥基消耗效應,其星球的勢能躍升至二氧化碳的28倍,增長了12%。 (科學家將二氧化碳用作基線,這主要是因為它是大氣中常見的,長壽的溫室氣體,其變暖作用是眾所周知的。)
同樣,一氧化碳的溫室變暖電勢從2.2倍上升到考慮其羥基消耗作用時CO2的3.3倍。如果這兩種氣體對行星冷卻雲的形成的抑製作用也納入了模型,則其溫室效應將進一步增加。
但是這個消息並不全部不好:該團隊的模型表明,化石燃料燃燒產生的各種氮氧化物傾向於通過一系列複雜的反應增加氣溶膠濃度,從而使它們的冷卻能力增加了三倍。發展中國家的NOX排放量在增加,但在整個全球溫室效應中仍然起著相對較小的作用。
Shindell和他的同事尚未使用這些新價值來在各種排放情況下做出長期的氣候預測。然而,目前,新模型可以使科學家了解最近的氣候趨勢。例如,辛德爾指出:“我們能夠了解氣溶膠掩蓋了多少溫室氣體變暖。”最近的研究發現,自1970年代以來,歐洲多達20%的變暖源於此期間氣溶膠(例如霧和陰霾)的下降(SN:2009年2月14日,第2頁。 9)。
新模型的結果還將使決策者能夠更好地確定顯著減少特定類型的排放的可能性影響,尤其是那些嚴重影響污染物和其他氣溶膠的排放量。
Arneth說,由於許多溫室氣體也可以調整氣溶膠濃度,因此人們將不得不進一步減少排放量,以防止地球的平均溫度升高2攝氏度,使攝氏2攝氏度升高以上是工業革命的水平。她說:“我們不僅必須考慮溫室氣體,而且還要考慮污染。”
同一科學上的評論表明,擁有超過1000萬居民的大型地區(SN:9/8/07,p。 152)是排放控制的誘人目標。 While those areas are large economic engines, they also can provide a source of funding to address issues of climate change and air quality, says David D. Parrish, an atmospheric scientist at NOAA's Earth System Research Laboratory in Boulder, Colo. Megacities also have a sufficient population density to make energy-efficient buildings and cars, as well as mass transit systems, effective tools in the fight to reduce CO2 emissions, he and colleague Tong Zhu of Peking University在北京筆記中。
Shindell說,新修訂的NASA模型僅開始解決大氣化學的複雜性。例如,它不考慮諸如臭氧和酸雨之類的污染物如何抑制樹木和其他植物對二氧化碳的吸收。他補充說:“我們正在做的是最先進的事情,但我們需要大量進步。”但是,他承認:“我們本地缺少的某些影響在全球範圍內可能並不重要。”
Arneth同意:“還有很多工作要做。”