Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Định lượng những đóng góp vào sự khuếch đại nhiệt độ tại vùng cực trong một mô hình tuần hoàn tổng hợp lý tưởng
Tóm tắt
Một mô hình tuần hoàn tổng hợp lý tưởng được sử dụng để chứng minh rằng sự ấm lên bề mặt do sự gia tăng gấp đôi CO2 có thể vẫn mạnh mẽ hơn ở các vĩ độ cao so với các vĩ độ thấp, ngay cả khi không có phản hồi bay hơi âm tính ở các vĩ độ thấp và phản hồi băng - albedo dương ở các vĩ độ cao, cũng như không có sự vận chuyển nhiệt ẩn theo hướng cực. Phương pháp phân tích phản hồi khí hậu mới được hình thành trong nghiên cứu của Lu và Cai (Clim Dyn 32:873–885, 2009) được sử dụng để tách biệt những đóng góp từ cả quá trình phản hồi bức xạ và không bức xạ đến sự thay đổi nhiệt độ tổng thể thu được với mô hình GCM liên kết. Những thay đổi nhiệt độ từng phần này có thể cộng gộp lại và tổng của chúng hội tụ về sự thay đổi nhiệt độ tổng thể. Các biến động dòng năng lượng bức xạ do sự gia tăng gấp đôi CO2 và phản hồi hơi nước dẫn đến sự ấm lên mạnh mẽ hơn ở các vĩ độ thấp so với các vĩ độ cao ở bề mặt và trong toàn bộ tầng đối lưu. Về mặt chiều dọc, sự thay đổi nhiệt độ do sự gia tăng gấp đôi CO2 và phản hồi hơi nước đạt cực đại gần bề mặt và giảm dần theo chiều cao ở mọi vĩ độ. Việc giảm ấm đồng thời ở các vĩ độ thấp và gia tăng ở các vĩ độ cao do sự tăng cường vận chuyển năng lượng tĩnh khô theo hướng cực đã đảo ngược mẫu nhiệt độ ấm giảm dần theo hướng cực ở bề mặt và trong tầng đối lưu phía dưới, nhưng không thể đảo ngược điều này trong tầng đối lưu phía trên. Sự đối lưu ẩm tăng cường theo phương đứng ở các vùng nhiệt đới có tác dụng khuếch đại sự ấm lên trong tầng đối lưu phía trên với cái giá phải chăng là làm giảm sự ấm lên trong tầng đối lưu phía dưới và sự ấm lên ở bề mặt trong các vùng nhiệt đới. Do đó, mẫu ấm lên cuối cùng cho thấy sự đồng tồn tại của việc giảm gradient nhiệt độ theo meridian ở bề mặt và trong tầng đối lưu phía dưới cùng với sự gia tăng gradient nhiệt độ theo meridian trong tầng đối lưu phía trên. Tại các vùng nhiệt đới, tổng lượng ấm lên trong tầng đối lưu phía trên mạnh mẽ hơn so với sự ấm lên ở bề mặt.
Từ khóa
#sự ấm lên vùng cực #mô hình tuần hoàn tổng hợp #phản hồi bức xạ #phản hồi hơi nước #gradient nhiệt độTài liệu tham khảo
Alexeev VA (2003) Sensitivity to CO2 doubling of an atmospheric GCM coupled to an oceanic mixed layer: a linear analysis. Clim Dyn 20:775–787
Alexeev VA, Langen PL, Bates JR (2005) Polar amplification of surface warming on an aquaplanet in “ghost forcing” experiments without sea ice feedbacks. Clim Dyn 24:655–666
Boer GJ, Flato G, Reader NC, Ramsden D (2000) A transient climate change simulation with greenhouse gas and aerosol forcing. Clim Dyn 16:405–426
Bony S, Colman R et al (2006) How well do we understand and evaluate climate feedback processes? J Clim 19:3445–3482
Budyko MI, Izrael YA (1991) Anthropogenic climate change. The University of Arizona Press, Tucson, pp 27:9–318
Cai M (2005) Dynamical amplification of polar warming. Geophys Res Lett 32:L22710. doi:10.1029/2005GL024481
Cai M (2006) Dynamical greenhouse-plus feedback and polar warming amplification. Part I: a dry radiative-transportive climate model. Clim Dyn 26:661–675
Cai M, Lu J-H (2007) Dynamical greenhouse-plus feedback and polar warming amplification Part II: meridional and vertical asymmetries of the global warming. Clim Dyn 29:375–391
Cai M, Lu J-H (2009) A new framework for isolating individual feedback processes in coupled general circulation climate models. Part II: method demonstrations and comparisons. Clim Dyn 32:887–900. doi:10.1007/s00382-008-0424-4
Camp CD, Tung KK (2007) Surface warming by the solar cycle as revealed by the composite mean difference projection. Geophys Res Lett 34:L14703. doi:10.1029/2007GL030207
Cess RD et al (1993) Uncertainties in carbon dioxide radiative forcing in atmospheric general circulation models. Science 262:1252–1255
Collins WD, Ramaswamy V et al (2006) Radiative forcing by well-mixed greenhouse gases: estimates from climate models in the IPCC AR4. J Geophys Res 111:D14317. doi:10.1029/2005JD006713
Comiso JC, Parkinson CL (2004) Satellite observed changes in the Arctic. Phys Today 57:38–44
Dufresne JL, Bony S (2008) An assessment of the primary sources of spread of global warming estimates from coupled atmosphere–ocean models. J Clim 21:5135–5144
Ellingson RG, Ellis J, Fels S (1991) The intercomparison of radiation codes used in climate models: long wave results. J Geophys Res 96(D5):8929–8953
Forster PMD, Taylor (2006) Climate forcings and climate sensitivities diagnosed from coupled climate model integrations. J Clim 19:6181–6194
Fu Q, Liou KN (1992) On the correlated k-distribution method for radiative transfer in nonhomogeneous atmosphere. J Atmos Sci 49:2139–2156
Fu Q, Liou KN (1993) Parameterization of the radiative properties of cirrus clouds. J Atmos Sci 50:2008–2025
Gettelman A, Fu Q (2008) Observed and simulated upper tropospheric water vapor feedback. J Clim 21:3282–3289
Hall A (2004) The role of surface albedo feedback in climate. J Clim 17:1550–1568
Hall A, Qu X (2006) Using the current seasonal cycle to constrain snow albedo feedback in future climate change. Geophys Res Lett 33:L03502. doi:10.1029/2005GL025127
Hansen J, Ruedy R, Lacis A et al (2000) Climate modeling in the global warming debate. In: Randall D (ed) General circulation model development. Academic Press, New York, pp 127–164
Hansen J, Sato M et al (2005) Efficacy of climate forcings. J Geophys Res 110:D18104. doi:10.1029/2005JD005776
Hartmann DL, Michelsen ML (1993) Large-scale effects on the regulation of tropical sea surface temperature. J Clim 6:2049–2062
Hassol SJ (2004) Impacts of a warming Arctic: Arctic climate impact assessment. Cambridge University Press, Cambridge, p 146
Hegerl GC, Braconnot P, Luo Y et al (2007) Understanding and attributing climate change. In: Solomon S, Qin D et al (eds) Climate change 2007: the physical science basis. Cambridge University Press, Cambridge, pp 747–846
Held IM (1993) Large-scale dynamics and global warming. Bull Am Meteo Soc 74:228–241
Held IM, Soden BJ (2000) Water vapor feedback and global warming. Annu Rev Energy Environ 25:441–475
Held IM, Suarez MJ (1994) A proposal for the intercomparison of the dynamical cores of atmospheric general circulation models. Bull Am Meteor Soc 73:1825–1830
Holland MM, Bitz CM (2003) Polar amplifications of climate change in coupled models. Clim Dyn 21:221–232
Jones PD, New M, Parker DE, Martin S, Rigor IG (1999) Surface air temperature and its changes over the past 150 years. Rev Geophys 37:173–199
Kiehl JT, Ramanathan V (1982) Radiative heating due to increased CO2: the role of H2O continuum absorption in the 12–18 μm region. J Atmos Sci 39:2923–2926
Lu J-H, Cai M (2009) A new framework for isolating individual feedback processes in coupled general circulation climate models. Part I: formulation. Clim Dyn 32:873–885. doi:10.1007/s00382-008-0425-3
Manabe S (1983) Carbon dioxide and climate change. Adv Geophys 25:39–80
Meehl GA, Washington WM, Arblaster JM et al (2000) Anthropogenic forcing and decadal climate variability in sensitivity experiments of twentieth- and twenty-first century climate. J Clim 13:3728–3744
Meehl GA, Washington WM, Ammann CM et al (2004) Combinations of natural and anthropogenic forcings in twentieth-century climate. J Clim 17:3721–3727
Meehl GA, Stocker TF, Collins WD et al (2007) Global climate projections. In: Solomon S, Qin D et al (eds) Climate change 2007: the physical science basis. Cambridge University Press, Cambridge, pp 747–846
Mitchell JFB, Wilson CA, Cunnington WM (1987) On CO2 climate sensitivity and model dependence of results. Q J R Meteorol Soc 113:293–322
Mitchell JFB, Johns TC, Gregory JM, Tett SFB (1995) Climate response to increasing levels of greenhouse gases and sulphate aerosols. Nature 376:501–504
Newell RE (1979) Climate and the ocean. Am Sci 67:405–416
Pierrehumbert RT (2002) The hydrological cycle in deep-time climate problems. Nature 419:191–198
Pierrehumbert RT, Brogniez H, Roca R (2007) On the relative humidity of the atmosphere. In: Schneider T, Sobel AH (eds) The global circulation of the atmosphere. Princeton University Press, Princeton, pp 143–185
Ramaswamy V (2001) Radiative forcing of climate change. In: Houghton JT et al (eds) Climate change 2001: the scientific basis. Cambridge University Press, Cambridge, pp 349–416
Rind D (1987) The doubled CO2 climate: impact of the sea surface temperature gradient. J Atmos Sci 44:3235–3268
Rind D (2008) The consequences of not knowing low- and high-latitude climate sensitivity. Bull Am Meteor Soc 89:855–864
Schmitt C, Randall DA (1991) Effects of surface temperature and clouds on the CO2 forcing. J Geophys Res 96:9159–9168
Schneider EK, Lindzen RL, Kirtman BP (1997) A tropical influence on global climate. J Atmos Sci 54:1349–1358
Shine KP, Sinha A (1991) Sensitivity of the earth’s climate to height dependent changes in the water vapor mixing ratio. Nature 354:382–384
Soden BJ, Held IM (2006) An assessment of climate feedbacks in coupled ocean–atmosphere models. J Clim 19:3354–3360
Soden BJ, Held IM et al (2008) Quantifying climate feedbacks using radiative kernels. J Clim 21:3504–3520
Stone PH, Carlson JH (1979) Atmospheric lapse rate regimes and their parameterization. J Atmos Sci 36:415–423
Suarez MJ, Takacs LL (1995) Documentation of the Aries-GEOS dynamical core: Version 2. NASA Technical Memorandum 104606, p 44
Trenberth KE, Jones PD, Ambenje P et al (2007) Observations: surface and atmospheric climate change. In: Solomon S, Qin D et al (eds) Climate change 2007: the physical science basis. Cambridge University Press, Cambridge, pp 235–336
Tung KK, Camp CD (2008) Solar cycle warming at the Earth’s surface in NCEP and ERA-40 data: a linear discriminant analysis. J Geophys Res 113:D05114. doi:10.1029/2007JD009164
Vavrus S (2004) The impact of cloud feedbacks on Arctic climate under greenhouse forcing. J Clim 17:603–615
Webb MJ, Senior CA, Sexton DMH et al (2006) On the contribution of local feedback mechanisms to the range of climate sensitivity in two GCM ensembles. Clim Dyn 27:17–38. doi:10.1007/s00382-006-0111-2
Winton M (2006) Surface albedo feedback estimates for the AR4 climate models. J Clim 19:359–365