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云,对地球有多重要?

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摘要:云,对地球有多重要?

来源:科学大院(微信公众号)

很多小伙伴都看过《后天》这部电影。影片中,洋流导致了气候剧变,短时间内地球天寒地冻,像是进入冰河时代。但是,如果说《后天》里的可怕灾难与天上的云有关,很多小伙伴会不会惊讶地来个 What?它们之间究竟有什么联系?

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影片《后天》(图片来源:http://www.sohu.com/a/215752546_119097)

云,原来是地球的保护层

云是神奇的:它有时是彩色的,有时是乌黑的;有时像可爱的棉花糖,软软的,有时像洁白的羽毛,飘浮着;有时它能组成彩霞万里的绝美风景,有时也能带来倾盆大雨甚至冰雹。

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图片来源:Veer 图库

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图片来源:Veer 图库

云是调皮的:有时它会改变太阳光传输的方向,通过反射,折射和散射打散太阳光束的传播,又或是直接将太阳光挡在地球之外,使地球变得凉爽;有时它也会面带慈爱的笑容,呵护地球,阻止地球的热量流失,温暖大地。

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云本身具有辐射性,向地球表面辐射热量(图片来源:http://tupian.baike.com/ipad/a3_21_29_20300001066597134266298353771_jpg.html)

从科学角度讲,云是大气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴或凝华成的小冰晶混合组成的漂浮在空中的可见聚合物。按照云的高度我们把它可以分为高云、中云、低云。通常情况,高云是指 7000 米以上的云,2000 米-7000 米间的云为中云,2000 米以下称为低云。在形态上,高云中多为卷云,中云中多为积云,低云多为层云。云的厚薄不一,厚的可达七八千米,薄的只有几十米。

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图片来源:Veer 图库

在微观上,云是颗粒状的,是地球的保护层,可阻挡太阳的电磁辐射,降低地球表面温度,使地球在夏季不会太热;也可反射来自地球的热辐射,增加地球温度,使地球在冬天不至于太冷。

云少了,会怎样?

可能有些小伙伴脑子里弹出一句“没感觉云有多重要啊”,让我们来看一个案例。

在 2011 年冬季,南极云量比往年少很多,出现极大的负异常(作者注:负异常是指异常偏少)。打个比方,就像往年南极冬季的天空都是穿着羽绒服,捂得严严实实,而 2011 年穿的是薄外套。这让南大洋海水中大量热量散失,各海域比以往结了更多的冰。海冰出现强正异常(作者注:正异常是指异常偏多),南极总冰面积和厚度达到了一个历史高点。

这种现象,使南极的海冰更有能力去经受接下来春季和夏季的漂流与融化。所以到了 2012 年夏季,仍有很多冰存留下来,造成了当年夏季海冰的正异常。

海冰是海水与大气热量和物质交换的阻隔层。海冰的异常会导致海洋环境和大气环境的异常,这些异常过程易诱发极端天气或气候异常事件。

据美国国家海洋和大气管理局 NOAA 发布的《2012 年气候状况》报告:2012 年全球陆地表面平均温度和海洋表面平均温度均跻身于有记录以来的“十大最热年份榜”;而 2012 年雨季少雨,导致巴西东北部遭遇了过去的三十年以来最严重的旱灾;少雨和多次破纪录的高温天气使北美中部也经历了最严重的干旱记录之一;加勒比在 2012 年经历了一个非常潮湿的旱季,这是 50 年以来萨赫勒地区降雨量最多的一年。对于这些气候异常事件,谁也不敢说与云没任何关系。

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2011 年冬季南极云异常,蓝色为少云,橙色为多云(图片来源:Yunhe Wang, 2019, JGR-Atmospheres)

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南极海冰异常分布图(图片来源:Yunhe Wang, 2019, JGR-Atmospheres)

《后天》电影里的极端气候变化就是一种气候异常现象——气候变暖引起的。云增多会使北极加速增暖,引起北极海冰大量融化,生成大量浮冰,通过弗拉姆海峡流入北大西洋,使北大西洋表层积聚大量淡水,抑制海水下沉,减弱了北大西洋深层水的形成,减慢了大洋传送带,减少了海洋表层暖水自南向北的输送。因此形成了多个大规模风暴云团由北极地区向南移动,造成了电影里冰天雪地、极度严寒的场景。

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大洋传送带(图片来源:http://mooc.chaoxing.com/nodedetailcontroller/visitnodedetail?knowledgeId=1255471)

云太多……也不行

云在冬季如果有极强的正异常,极有可能引发“暖冬”,使南极结冰量减少,冰层在夏季更易融化,无冰海域越来越多。

如果极地冰川全部融化会怎样?经科研人员计算,全球海平面会上升 60 米。网上一篇文章给出了全球上升 50 米后中国版图的样子,我们可以参考一下,到时候北上广深四大一线城市可能都在水面下了……

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图中红色线就是当时的中国的海岸线了……(图片来源:http://news.ifeng.com/a/20171207/53948648_0.shtml)

不过,我们是看不到那一天的。因为还没有等到极地冰川全部融化,人类早已被极端气候摧残得面目全非了,而不仅仅是海平面上升,淹没一些陆地或岛屿这么简单。

读到这里,小伙伴脸上疑惑的表情是不是渐渐消失,改成严肃的表情了?原来,对于我们的生活来说,云太多太少都不行,需要达到一个平? 量。关注云,就是关注气候变化啊。

实际上,气候是一个极其复杂的系统,系统里包含许多气候因素,云只是其中一个,不同的因素之间是相互影响,错综复杂的。到底什么因素影响了气候系统,科学家们还有很多工作要做。

不过,我们普通人能做什么呢?随着工业化程度越来越高,大气中的烟尘和温室气体不断增加,烟尘可作为云的凝结核,而温室气体也会影响云的形成。我们经常听到的环保提倡(例如使用可循环的物品、绿色出行)等,其实也是为了“云的平? ”,那么今天你行动了么?

作者单位:中国科学院海洋研究所