《Science》杂志：气候危机下的新发现，二氧化碳变得更强大，地球面临更大的温室效应
近日，一项由最新研究揭示了二氧化碳在气候变化中的新面貌。这项研究发现，随着更多二氧化碳被释放到大气中，它成为了一种更强大的温室气体。这一发现不仅为我们认识气候变化提供了新的视角，也对未来的气候预测和环境政策制定提出了挑战。这项研究是由美国迈阿密大学罗森斯蒂尔海洋与大气科学学院的科学家牵头进行的，于11月30日在线发表在《科学》杂志上。正值《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）缔约方大会第28次会议在阿联酋迪拜召开，这一发现对气候变化的深远影响引起了全世界的广泛关注。
传统上，科学家们认为，随着大气中CO2浓度的增加，由此引起的辐射强迫是一个恒定的常数。然而，本研究表明，这并非事实。研究发现，对于每一倍增的CO2浓度，辐射强迫的影响会增加约25%。这是由于气候基态引起的变化，特别是上层平流层的降温，使得二氧化碳成为了更为强大的温室气体。
新的发现：二氧化碳效力的增强
研究团队利用先进的气候模型和其他工具，分析了二氧化碳增加对上层大气区域（平流层）的影响。传统上，我们认为随着二氧化碳增加，平流层会降温。然而，研究发现，这种平流层降温导致的后果是二氧化碳的增加比之前更具有吸热效应，使二氧化碳成为了更强大的温室气体。
这项研究提出了一个令人担忧的反馈机制：随着更多二氧化碳进入大气，二氧化碳本身的温室效应增强。此前的理论认为，大气中的二氧化碳浓度增加对全球平均地表气温的影响是稳定的。然而，这项新的研究揭示了一个更为复杂的情况，即由于气候基态引起的变化，大气中二氧化碳浓度增加一倍会使任何给定的二氧化碳增加量的影响增加约25%。这意味着，人为排放的二氧化碳越多，大气中的二氧化碳浓度越高，其对气候的影响就越为严重。
碳排放的紧急性
“我们的发现意味着，随着气候对二氧化碳的增加做出响应，二氧化碳本身变成了一种更强的温室气体，”该研究的资深作者、罗森斯蒂尔学院大气科学家Brian Soden说。“这也进一步证实了，碳排放必须尽快得到遏制，以避免气候变化带来最严重的影响。”
这一发现对我们理解气候变化的过程和影响提出了新的挑战。传统上，人们认为大气中由于二氧化碳成比例增加而吸收的热量是一个不随时间而变化的常数。然而，这项新的发现表明，辐射强迫并非是恒定不变的，而是随着气候对二氧化碳增加的响应而变化的。这使我们必须重新审视碳排放的影响，并采取更为紧急的行动来减缓气候变化的速度。研究还揭示了二氧化碳辐射强迫的状态依赖性对气候模型的影响。这种状态依赖性解释了过去近30年来气候模型中存在的IRF2 CO2（二氧化碳浓度翻倍引起的瞬时辐射强迫）差异的一半。这也是一个长期以来困扰气候科学家的问题。
对气候政策的启示：
Soden表示：“我们的发现意味着，随着气候对二氧化碳的增加做出响应，二氧化碳本身变成了一种更强的温室气体。”这也加强了对减缓气候变化的紧急性的认识。随着我们深入了解CO2在温室效应中的作用，采取更为积极的行动来减少排放，成为避免气候变化最严重影响的必要之举。
这项研究使用了先进的气候模型和辐射传输模型，并通过对比不同气候模型的数据，解释了气候模型之间存在的差异。这一新的认识为未来的气候研究提供了更为全面的视角，也为制定更有效的气候政策提供了科学支持。
新认识对未来气候的重要性
文章第一作者Haozhe He指出：“未来二氧化碳的增加将比过去同等程度的增加对气候产生更强的变暖效应。这一新认识对解读过去和未来的气候变化都有重要意义，且意味着高二氧化碳气候可能本质上比低二氧化碳气侯更敏感。”这项研究使用了国际耦合模式比较计划（CMIP）提供的气候模型模拟，并使用了高精度辐射传输模型和分析模型进行了大量“离线”辐射通量计算，以确保研究的可靠性和准确性。综合而言，这项研究的发现强调了对碳排放问题的迫切性。随着气候变化的影响，我们需要更深入地理解二氧化碳在温室效应中的角色，并采取切实可行的措施来减缓气候变化对地球的潜在威胁。
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He, H., Kramer, R. J., Soden, B. J., & Jeevanjee, N. (2023). State dependence of CO2 forcing and its implications for climate sensitivity. Science, 382(6674), 1051-1056. https://doi.org/10.1126/science.abq6872
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