提起云和气候变化,多数研究盯着的是海面上的云,山区的云反而少有人细看。即便有研究关注山区云,也往往侧重云的微物理过程,而不是云相态的长期演变趋势。可青藏高原这类地区偏偏马虎不得——它们为数亿人提供水源,而积雪减少和降水模式的改变,正威胁着这一关键水源。

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Zhang等人做了一项补缺的工作:他们把目光投向全球山区云相态的长期变化。研究利用2003年至2022年间的卫星观测数据和气候资料,分析了青藏高原、欧洲阿尔卑斯山、安第斯山脉、阿巴拉契亚山脉、落基山脉及其邻近低地地区的云量、云顶温度和云高。

随着全球变暖的影响,云的垂直结构和相态可能发生改变,包括液态、冰态以及过渡性的过冷态。研究人员发现,在大多数山区,暖液态云和冰态云的比例有所增加,云的垂直发展受到抑制,而过冷态云则有所减少。此外,山区冰态云顶的抬升和降温速度,比邻近低地地区的云快2至4倍。

真正让人困惑的地方在这里:在形成过冷态云的区域,云对气候变暖的反应并不一致,而是因位置不同而有所差异。

  • 在低地和低海拔山区,过冷态云顶先升温后下降,这种模式表明垂直云结构的发展受到抑制。
  • 但在高海拔山区——如青藏高原和安第斯山脉——过冷态云反而进一步降温并向上抬升。

同样是变暖,为什么高处的云走的是相反的方向?研究给出了两种解释。在青藏高原,这种变化可能与低海拔地区更显著的变暖有关:这种变暖导致该地区的垂直热力结构趋于不稳定,从而使云能够向更高、更冷的空气层中发展。而在安第斯山脉,云层变得更冷、更高,则与大气中更高的水汽含量有关。

综合来看,这些研究结果表明,高海拔地区的云对气候变暖的响应方式不仅与其他地区不同,而且更为强烈。

不过,问题还没有完全解开。作者指出,目前仍需进一步研究,探讨青藏高原和安第斯山脉上空高海拔冰云的变化,如何影响云层在地球大气中截留辐射能(包括热量)或将其反射回太空的过程。此类研究有助于改进区域辐射收支估算。

换句话说,山越高,云的反应越不一样——而这背后的账,科学界还在继续算。