在我們賴以生存的藍(lán)色星球上,一場(chǎng)肉眼難以察覺的“亮度下調(diào)”正在發(fā)生。人類世代以來,地球被視為一顆在太空中維持著微妙能量平衡的行星:白天吸收太陽(yáng)輻射,夜間以紅外形式向外太空散失能量,二者大體平衡。但最新研究指出,這種平衡正被悄然打破——地球的反照率(即反射回太空的太陽(yáng)光比例)在下降,導(dǎo)致更多凈能量滯留在地表-大氣系統(tǒng)。
發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》的研究顯示,地球反射回太空的陽(yáng)光在過去二十多年里顯著減少,尤其是北半球,吸收的太陽(yáng)輻射持續(xù)增加。這意味著地球能量平衡被打破,更多熱量被困在大氣和海洋中,加速全球變暖進(jìn)程。該研究由美國(guó)NASA蘭利研究中心、挪威國(guó)際氣候研究中心等機(jī)構(gòu)聯(lián)合完成,分析了2001年至2024年的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)。論文指出:“地球變暗并非比喻,而是反照率下降的真實(shí)物理現(xiàn)象。”
地球的反照率指行星將太陽(yáng)光反射回太空的能力。反照率下降,意味著吸收的能量增加。NASA團(tuán)隊(duì)通過長(zhǎng)期衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),從2001年到2024年,地球反射回太空的能量持續(xù)下降,北半球的變化最為劇烈。研究認(rèn)為,導(dǎo)致地球“變暗”的原因主要有三方面:冰雪消融、氣溶膠減少和云層變化。
北極、格陵蘭等地區(qū)的冰雪融化讓原本高反射的白色表面被深色陸地和海洋取代。深色表面吸收更多太陽(yáng)能,進(jìn)一步升溫,形成“變暖—融化—再變暖”的正反饋循環(huán)??諝庵械臍馊苣z(如硫酸鹽、粉塵)能夠反射太陽(yáng)光,過去在一定程度上起到“遮陽(yáng)傘”作用。隨著歐美和中國(guó)等地空氣治理力度增強(qiáng),氣溶膠排放減少,空氣變清潔,但反照率也隨之下降。研究者稱,這是“清潔空氣帶來的氣候副作用”。此外,云層對(duì)陽(yáng)光有反射作用,但對(duì)地表紅外輻射也有保溫效應(yīng)。論文指出,北半球云層分布的變化減弱了反射光的能力,尤其是在中緯度和副極地地區(qū)。
研究人員還注意到,北半球的變暗速度遠(yuǎn)高于南半球。原因之一是北半球陸地面積大、冰雪覆蓋廣,氣溶膠減排集中。研究估算,北半球在大氣頂層的能量盈余以每十年約0.34瓦/平方米的速度增加??此莆⑷醯臄?shù)值,在行星尺度上卻意義重大。全球平均入射太陽(yáng)輻射約為240瓦/平方米,哪怕0.3瓦的偏差,長(zhǎng)期積累也足以推動(dòng)氣候系統(tǒng)發(fā)生顯著變化。
北半球正在吸收比以往更多的太陽(yáng)能,這意味著熱量在這一半球滯留得更久。我們正在進(jìn)入一個(gè)能量分布不對(duì)稱的地球。地球變暗不是孤立現(xiàn)象,而是與全球變暖相互放大的過程。當(dāng)反照率下降,地表吸收的太陽(yáng)能增加,全球平均溫度隨之升高。與此同時(shí),升溫又會(huì)促使冰雪進(jìn)一步消融、云層分布改變,反照率再度下降??茖W(xué)家將其稱為“亮度-溫度反饋”。
研究團(tuán)隊(duì)指出,過去氣候模型主要關(guān)注溫室氣體排放對(duì)溫度的影響,而反照率的長(zhǎng)期變化可能讓模型低估未來升溫速度。北半球的額外熱量還可能改變?nèi)驓夂蚋窬?。例如,熱帶雨帶和季風(fēng)系統(tǒng)對(duì)能量差異高度敏感。北半球的能量盈余或?qū)⑼苿?dòng)降雨帶北移,影響亞洲和非洲季風(fēng),增加極端天氣風(fēng)險(xiǎn)。
盡管結(jié)果引發(fā)廣泛關(guān)注,研究者也指出了若干不確定性:24年的數(shù)據(jù)周期雖長(zhǎng),但在氣候?qū)W尺度上仍有限,難以判斷這是否是持續(xù)趨勢(shì);云層變化的物理機(jī)制復(fù)雜,目前的觀測(cè)分辨率尚不足以全面揭示其反饋效應(yīng);減少氣溶膠雖有助于改善空氣質(zhì)量,卻在反照率下降中起到“推波助瀾”的作用,這一平衡關(guān)系仍待研究。
PNAS審稿人評(píng)論指出,這項(xiàng)研究為地球能量平衡提供了新的觀測(cè)證據(jù),但要完全理解其氣候后果,還需要更長(zhǎng)期的衛(wèi)星記錄與模擬驗(yàn)證。下一步,NASA團(tuán)隊(duì)將研究方向從觀測(cè)轉(zhuǎn)向行動(dòng),他們表示計(jì)劃依托“氣候絕對(duì)輻射與折射觀測(cè)衛(wèi)星”等項(xiàng)目,繼續(xù)追蹤地球反照率的變化趨勢(shì),以更高精度監(jiān)測(cè)行星能量流動(dòng)。
研究人員呼吁,未來氣候政策應(yīng)把“反照率變化”納入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架,與溫室氣體減排、碳循環(huán)變化并列考慮。地球的亮度不是恒定的,它是人類活動(dòng)與自然過程共同作用的結(jié)果。理解它的變化,才能更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)我們未來的氣候。