新研究提供了气候变化中人类"指纹"存在的明确证据

新研究提供了气候变化中人类"指纹"存在的明确证据最近的研究强调了人类对海面温度（SST）的明显影响，揭示了与人类活动相关的季节性温度周期的显著变化。这项研究利用各种观测数据集和气候模型，确定温室气体是这些变化的主要驱动因素，对海洋生态系统、海洋作为碳汇的作用以及全球气候模式具有深远影响。"我们的研究表明，海表温度（SST）季节周期中的人为信号已经从自然变化的噪声中显现出来。海表温度季节周期振幅（SSTAC）变化的地理模式揭示了两个显著特点：北半球中纬度地区的上升与混合层深度变化有关，而南纬40°至55°之间的强偶极子模式则主要受地表风变化的驱动，"发表在《自然-气候变化》（NatureClimateChange）上的这项新研究说。"我们发现的证据非常明确。研究基于四组不同的海面海洋温度观测数据，分析了来自不同监测系统的数据，包括卫星记录以及世卫组织海洋研究所自1950年以来通过船只和浮筒收集的海洋测量数据。所有这些数据都提供了相同的故事和相同的结论：SSTAC中的人为信号非常强烈，而且具有非常独特的模式。"佐证和影响在四种不同的观测到的SST产品和51个模型实现的历史气候演变中，模型预测的SSTAC变化模式具有很高的统计置信度。根据各个强迫的历史变化进行的模拟显示，温室气体的增加是SSTAC变化的主要驱动力，人为气溶胶和臭氧强迫的贡献较小但很明显。太平洋上的波浪。图片来源：伍兹霍尔海洋研究所HannahPiecuch这项研究的灵感来自桑特早先的工作，他从事气候指纹识别工作已有30多年。以前的研究利用卫星记录来识别对流层中上层温度季节周期变化中的人类指纹。然而，这是第一项揭示季节性海面温度气候变化详细模式的指纹研究。气候变化与海洋影响"海面温度的季节周期振幅正在发生变化，而且变得越来越强。我们最大的发现之一是，夏季变暖的程度大于冬季。在北半球和南半球，海洋混合层深度都在变薄，这会显著放大夏季温度。北半球的变暖更为极端，与海洋盆地面积变小有关。在南半球，我们发现海面温度的变化主要是由大气变暖引起的风向转变模式驱动的。这项研究驳斥了近期气温变化是自然现象的说法，无论是太阳还是气候系统的内部周期。"桑特说："就我们正在研究的海洋季节性温度变化而言，自然解释几乎是不可能的。这项研究进一步排除了这样的说法：因为气候变化是自然现象，所以我们不必认真对待。"社会和环境后果海洋表面温度季节性周期中这一强有力的人类指纹预计将对海洋生态系统产生广泛影响。这会极大地影响渔业和营养物质的分布。深入了解人类活动对季节性的影响具有科学、经济和社会方面的重要意义。2023年，海洋上层热量含量达到有记录以来的最高值，引起了科学界的强烈关注。海洋吸收了地球因全球变暖而产生的大约90%的多余热量，在调节地球气候系统方面发挥着至关重要的作用。"海洋温度简直高得离谱。很多人都想知道发生了什么，"桑特说。"答案的很大一部分是人类活动使世界海洋逐渐变暖。科学界一直关注海洋年平均温度的变化。这篇论文表明，根据季节变化进行指纹识别也是至关重要的。"海洋是一个重要的碳汇，它吸收了我们因燃烧化石燃料而产生的25%的二氧化碳。然而，海洋吸收二氧化碳的能力与温度有关。随着海洋变暖，我们必须了解海洋吸收二氧化碳的能力是如何受到影响的。"随着海洋吸收二氧化碳，会产生广泛报道的酸化现象，这会对海洋生物造成负面影响。如果我们开始改变海洋的酸碱度，就有可能影响食物链底层生物的结构完整性。在美国和全球范围内，我们现在面临着如何应对气候变化的重要决策。这些决定应该基于我们对人类对平均气候和季节影响的现实性和严重性的最佳科学理解。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425481.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425481.htm

新研究减少了未来气候变化的理论不确定性

新研究减少了未来气候变化的理论不确定性不确定性的一个重要来源与平流层水汽的未来变化有关，平流层是距离地球表面15-50公里的大气层中极为干燥的区域。未来这里水蒸气的增加有可能放大气候变化，减缓臭氧层的恢复，而臭氧层可以保护地球上的生命免受有害太阳紫外线辐射的伤害。现在，一个由PeerNowack领导的国际团队开发出了一种新的统计学习方法，将卫星观测信息与最先进的气候模型数据相结合，缩小了未来平流层水蒸气量的可能范围。发表在《自然-地球科学》（NatureGeoscience）杂志上的一项重要成果有效地排除了最极端的情况，即全球变暖每升高一度，水汽浓度就会增加25%以上。新方法将气候模型反应的第95百分位数降低了50%。现就职于德国卡尔斯鲁厄理工学院理论信息学研究所的诺瓦克教授说："人为气候变化对地球大气层的影响非常重要，而且往往令人吃惊。在我们的论文中，我们研究了全球变暖情况下平流层水蒸气的变化，人们对这一影响的了解还很不够。由于水蒸气是平流层物理和化学的核心，我认为我们亟需一种新方法来解决这一长期存在的不确定因素。""我们采用新的数据驱动方法，利用机器学习思想，能够高效地利用地球观测数据来减少这种不确定性。这就要求我们开发一个框架，以创新的方式将从卫星数据中学到的科学理解和数学关系结合起来。"合著者之一、美国国家海洋和大气管理局专门从事平流层水汽卫星测量的研究科学家肖恩-戴维斯博士说："通过这种方法，我们能够表明，许多气候模式对平流层水汽发生巨大变化的预测现在与观测证据不一致。"量化全球变暖下的平流层水汽趋势是一项长期的研究挑战。控制平流层水汽的基本过程非常复杂，而高质量的卫星观测记录相对较短，这给这项任务带来了困难。所谓气候反馈的存在带来了额外的挑战，因为这些反馈会进一步放大或抑制全球变暖，从而导致未来可能出现的更大范围的温度上升。平流层中的水蒸气含量就是这种反馈的一个例子，气候模型预测水蒸气含量会增加，但几十年来，模型预测的增加范围一直非常大。这一点非常重要，因为平流层水蒸气的大量增加（如许多气候模型预测的那样）可能会推迟本世纪臭氧层和南极臭氧洞的恢复。不过，该论文的合著者、英国能源大学气候动力学教授马诺吉-乔希（ManojJoshi）说："我们的研究表明，虽然平流层水汽的增加会导致臭氧层和南极臭氧洞的恢复，但这并不会导致臭氧层的恢复，虽然平流层水蒸气浓度仍有可能随着全球变暖而增加，但大幅推迟臭氧恢复的巨大变化可能性很小。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377489.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377489.htm

我国建成青藏高原对流层大气立体观测网

我国建成青藏高原对流层大气立体观测网从中国科学院青藏高原研究所获悉，在2021年建成的青藏高原对流层大气微波辐射计观测网络的基础上，中国科学院青藏高原研究所地气相互作用与气候效应团队利用青藏高原及邻近周边地区的8个无线电探空站，组成了覆盖青藏高原西风、季风传输断面的大气立体观测网，可全天候实时观测青藏高原对流层大气中的氧气、水汽、风速、风向、气压等数据。依托该观测网络，科研团队首次获得了连续3年的青藏高原上空对流层大气廓线连续观测数据，为恶劣天气的临近预报提供了数据基础，同时为研究青藏高原上空的天气过程和环境变化，评估全球变化和人类活动对水资源的影响也提供了重要数据支撑。该成果近日在学术期刊《大气科学进展》（AdvancesinAtmosphericSciences）发表。（央视新闻）

詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示土星旋转的季节变化

詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示土星旋转的季节变化2022年11月JWSTMIRI/MRS对土星观测的蒙太奇，需要四块瓦片来研究土星的北半球和星环。MIRI主要对温度敏感；土星的颜色是蓝色（11.6微米，感知平流层温度）、绿色（10.1微米，探测对流层上部温度）和红色（10.3微米，感知对流层下部温度）的组合，使用的是MIRI的MRS频道2。光环使用了不同的滤光片组合：MRS频道3的蓝色（13.5µm）、绿色（14.6µm）和红色（15.5µm）滤光片，可提供稍宽的视场。背景中显示的是2022年9月获取的哈勃可见光观测数据，以作对比。图片来源：NASA、ESA和AmySimon（NASA-GSFC）；图像处理：AlyssaPagan(STScI))在土星北极开始退入极地冬季的黑暗之前，新的观测结果还让我们最后一次看到了土星的北极，那里有巨大的充满碳氢化合物气体的温暖漩涡。这张星际天气报告要归功于莱斯特大学领导的研究小组从JWST上分析的新图像，该图像发表在JGR:Planets上。这些图像让我们对这颗以冰环闻名的巨大外行星的四季变化有了新的认识。与地球一样，土星也有轴向倾斜，并以同样的方式经历季节。不过，土星绕太阳一周需要30年，因此四季持续的时间为7.5个地球年。两个世界的北半球夏季现在都即将结束。地球将于9月迎来北半球秋分，而土星将于2025年迎来北半球秋分，这意味着两颗行星的北极都将迎来漫长的极地冬季。工具和发现莱斯特研究小组利用JWST上的中红外仪器（MIRI）对土星的大气层进行红外光研究，这使他们能够测量从汹涌的云顶到大气层中被称为平流层的高空区域的温度、气体丰度和云层。MIRI仪器将红外光分成不同的波长，这样科学家们就能看到行星大气层中各种化学物质的指纹。在这幅由MIRI观测到的几个波长组合而成的图像中，来自北极的明亮热辐射以蓝色格外显眼。在北极可以看到温暖的1500公里宽的北极气旋（NPC），这是卡西尼飞行任务首次观测到的。它被一个更广阔的温暖气体区域所包围，该区域被称为北极地平流层漩涡（NPSV），形成于土星春季，并持续了整个北部夏季。在土星漫长的夏季，这些温暖的漩涡在平流层的高处被太阳的热量加热。随着2025年秋分的临近，北极平流层漩涡将开始降温，并随着北半球退入黑暗的秋季而消失。JWSTMIRI/MRS于2022年11月对土星的观测动画，展示了土星在不同波长下的外观变化。黄色代表土星大气中明亮温暖的部分，而紫色区域则较冷较暗。明亮的北极漩涡在感应平流层的波长下清晰可见，而土星的带状外观在感应对流层的波长下更加明显。由于衍射的原因，波长越长，图像的空间分辨率越低。背景中显示的是2022年9月获取的哈勃可见光观测数据，以作对比。资料来源：NASA、ESA和AmySimon（NASA-GSFC）；图像处理：AlyssaPagan（STScI）对比观测和启示通过对中红外光谱建模，科学家们注意到土星季节周期中这一特殊时刻的平流层温度和气体分布与卡西尼飞行任务在北部冬季和春季观测到的分布截然不同。土星有一个大尺度的平流层环流模式，冬季北部中纬度地区气温较高，乙烷和乙炔等碳氢化合物过多，这意味着富含碳氢化合物的空气从高空下沉。人们认为空气在夏季中纬度南部上升，穿过赤道，然后下沉到冬季中纬度北部。2022年11月拍摄的近红外中分辨率光谱仪结果显示，这种平流层环流现在已经逆转，在北纬10度至40度之间的北部出现了较低的平流层温度和较低的碳氢化合物丰度，这表明夏季贫碳氢化合物空气上涌，然后流向南方。莱斯特大学物理和天文学院的LeighFletcher教授说："来自JWST的新数据的质量简直令人叹为观止--在短短的一组观测中，我们就能够将卡西尼任务的遗产延续到一个全新的土星季节，观察天气模式和大气环流如何对不断变化的阳光做出反应。""JWST能够观测到以往任何航天器都无法观测到的波长，产生的精美数据集让人对未来几年的工作充满期待。对土星的观测只是对所有四颗巨行星观测计划的第一步，JWST提供的能力超越了我们过去所拥有的一切--如果我们能从对一个世界的单次观测中获得如此多的新发现，想象一下还有什么发现在等待着我们？"土星被选为JWST的早期目标，以测试其能力。莱斯特物理与天文学院博士后研究员奥利弗-金博士解释说："因为土星又大又亮，还在旋转，并在天空中移动，这就给近红外成像仪的小视场带来了挑战--近红外成像仪在任何时候都只能看到土星的一小块区域，而且与JWST的常规目标相比，土星太亮了，我们有可能使探测器饱和。观测分为三块，从赤道到北极，然后到星环进行最后一块观测。""在此之前，还没有任何航天器曾出现在土星北部夏末秋初的探索现场，因此我们希望这只是一个起点，希望JWST能够在未来十年里延续卡西尼号的传奇。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393027.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393027.htm

空气有多重？如何估算地球大气层的总重量？

空气有多重？如何估算地球大气层的总重量？1.了解基础知识：大气压在深入研究大气的重量之前，有必要了解大气压力的概念。在海平面，大气施加的压力约为101,325帕斯卡（或每平方英寸14.7磅）。这种压力是由于重力而向下压的空气分子的重量造成的。2.大气的重量通过整合整个地球表面的大气压力，科学家估计大气层的总重量约为5.15x10^18千克。这几乎比吉萨大金字塔重十亿倍！可以这样想：地球大气层的重量大约相当于覆盖整个地球表面的10米（33英尺）深的巨大海洋。3.图层和组合我们的大气并不是均匀的；它根据温度变化分为几层。这些层包括对流层、平流层、中间层、热层和外逸层。每层都有不同的密度和成分，最密集的层是对流层，最接近地球表面。大气中约78%是氮气，21%是氧气，其余1%由氩气、二氧化碳和微量其他气体组成。4.影响大气重量分布的因素虽然大气的总质量保持相对恒定（主要由于水蒸气的变化而导致季节性变化非常小），但其分布可能会因以下几个因素而变化：海拔高度：随着海拔的升高，大气压力会降低，因为上方的空气较少。这就是为什么在高海拔地区呼吸困难的原因。温度：在温暖的日子里，空气膨胀并上升，密度降低。空气的重新分布会导致地表大气压降低，因为下压的重量减少了。相反，在寒冷的日子里，空气收缩并下沉，导致地面压力增加。湿度：潮湿空气的密度低于干燥空气。这是因为水分子的重量小于平均大气分子的重量。当湿度水平上升时，这也会影响大气重量的分布，尽管其影响通常不如温度明显。通过了解这些因素，我们可以更好地了解大气的动态性质以及其重量在不同海拔和条件下的分布情况。5.地球大气重量的重要性大气层的重量对于维持地球上的生命起着至关重要的作用。它确保我们有可呼吸的空气，保护我们免受有害的太阳辐射，并有助于调节地球的温度。如果没有大气层的重量和压力，水就会蒸发到太空中，我们所知道的生命就不可能存在。地球大气层的重量证明了维持地球生命的复杂而微妙的平衡。随着我们不断研究和了解我们的环境，我们对复杂的系统有了更深刻的认识，正是这些系统使地球成为浩瀚太空中独特的宜居绿洲。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390879.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390879.htm

新研究纠正了以往对大气中的气溶胶颗粒对云层影响程度的看法

新研究纠正了以往对大气中的气溶胶颗粒对云层影响程度的看法根据最近的一项研究，大气中的气溶胶颗粒对云层的影响比以前假设的要大，但对云层亮度的影响要小。气溶胶是漂浮在大气中的微小颗粒，对云的形成至关重要。政府间气候变化专门委员会（IPCC）的许多评估表明，由于云层反射阳光并保持较低的温度，由于人类活动而不断增加的气溶胶可能对气候变化有重大影响。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1322715.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1322715.htm