在2023年，我们目睹了许多令人不安的记录：海平面上升、冰川融化和极端海洋热浪。全球平均气温飙升至比工业化前高出近1.5度，再次创下了前所未有的记录。理解这一突如其来的温度上升原因对于科学家来说是一项复杂的任务。尽管人为温室气体排放、厄尔尼诺气候现象以及诸如火山爆发等自然事件等因素解释了这一变暖的很大一部分，仍然存在大约0.2摄氏度的未解释差异。一个研究团队提出了全球平均气温上升的潜在解释：由于某些类型云的减少，地球的反射能力下降。
“除了厄尔尼诺的影响和预期的人为温室气体所导致的长期变暖外，从2023年起 unexpectedly high 的全球平均温度的其他可能因素也被讨论过，”阿尔弗雷德·韦根尔研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）的主导师赫尔格·戈斯林（Dr. Helge Goessling）说。这些因素包括增强的太阳活动、火山爆发释放的显著水蒸气，以及大气中气溶胶颗粒的减少。然而，即使考虑到所有这些因素，仍然存在着0.2摄氏度的变暖缺乏明确解释。
“目前，2023年这0.2摄氏度的‘解释缺口’是气候研究的热点话题，”戈斯林博士补充道。为了解决这一缺口，AWI和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的气候模型师密切审查了来自NASA和ECMWF的卫星数据，后者结合了多种观测数据与先进的天气建模。一些数据集追溯到1940年，使得对全球能量预算和不同高度云覆盖变化的深入分析成为可能。
“让我们感到突出的事实是，2023年在NASA和ECMWF数据集中显示的行星反照率达到了最低，”来自ECMWF的共同作者托马斯·拉科博士（Dr. Thomas Rackow）表示。行星反照率是指与大气和地球表面相互作用后，反射回太空的入射太阳辐射的百分比。“我们之前注意到近年来有轻微的下降，我们的研究结果表明，2023年的反照率可能达到了至少自1940年以来的最低点。”这一下降可能会加剧全球变暖，并可能解释未解的0.2摄氏度的增幅。但是什么导致了这一接近记录的行星反照率下降呢？
低高度云的减少对地球反照率的影响
自1970年代以来，地球表面的反照率一直在下降，部分原因是北极的雪和海冰的减少，导致反射性白色区域减少。自2016年以来，由于南极海冰的损失，这一下降情况加剧。“然而，我们对数据集的研究表明，极地区域的表面反照率的下降仅占最近行星反照率下降的约15%。”赫尔格·戈斯林解释道。其他地区的反照率也出现显著下降。研究人员使用一种既能模拟复杂气候模型温度响应的已建立能量预算模型，评估了这一反照率降低的潜在影响。他们的结果显示，如果从2020年12月以来未出现反照率下降，2023年的平均气温将低约0.23摄氏度。
导致行星反照率降低的一个重要因素是北中纬度和热带地区低高度云的减少。尤其是大西洋地区的低高度云数量显著下降，这与2023年记录的异常高温相关。“值得注意的是，东北大西洋，作为最近全球平均温度飙升的主要贡献者，经历了过去十年低高度云的显著减少，不仅是在2023年，”戈斯林解释道。数据显示，虽然低高度云的覆盖在减少，但中高层云的覆盖要么略有减少，要么保持不变。
主要是低云而非高高度云导致反照率降低的观察结果具有重要意义。所有类型的云都会反射阳光，提供冷却效果，但高层云通过捕获从地表散发的热量来产生温暖效果。“这种现象类似于温室气体的作用，”赫尔格·戈斯林说。相比之下，低云减少只会减少冷却效果，导致温度升高。
那么，是什么导致低云的减少？人为气溶胶的减少，主要是由于更严格的海洋燃料法规，可能是促进因素。气溶胶对云的形成至关重要，既是凝结核也反射阳光。此外，自然变化和海洋反馈可能也起作用。然而，赫尔格·戈斯林认为仅靠这些因素不大可能足够，提出了第三个解释：全球变暖本身正在导致低云的减少。“如果反照率的大部分下降确实与变暖与低云之间的反馈循环有关，正如一些气候模型所建议的那样，我们可能面临未来更强烈的变暖。”他警告说。“全球长期气候变暖超过1.5摄氏度的可能性可能会比以前预期的更早到来。这将需要减少与《巴黎协定》设定的目标相关的剩余碳预算，并加剧实施应对未来极端天气影响措施的紧迫性。”
