过去的记录有助于预测未来气候变化对陆地和海洋的不同影响

由温室气体排放驱动的持续气候变化经常从全球平均变暖的角度来讨论。例如，具有里程碑意义的《巴黎协定》旨在将全球变暖限制在相对于工业化前水平的1.5⁰C。然而，未来全球变暖的程度在整个地球上将有所不同。气候变化最明显的区域差异之一是陆地变暖速度快于海洋变暖。未来变暖的这种“陆地放大”对理解和应对气候变化具有现实意义

一篇研究陆地放大的新论文侧重于陆地和海面过去气候的地球化学记录如何使科学家能够更好地预测由于当前和未来的温室气体排放，陆地将比海洋变暖的程度，并且也会变得更加干燥。

“我们研究的核心思想是回顾过去，以更好地预测未来的变暖将如何在陆地和海洋上以不同的方式展开，”伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)海洋化学和地球化学系助理科学家Alan Seltzer说。

“理解陆地放大很重要的一个原因是，在未来的全球变暖下，地球将经历的变暖程度不会在任何地方都相同，”塞尔策说。“为气候模型模拟增加坚实的基础，植根于对过去气候和基础物理学的观察，可以告诉我们当前和未来变暖的区域差异。Seltzer指出，陆地放大(TA)类似于“极地放大”，这是一种气候模型的预测，即高纬度地区将比低纬度地区经历更多的变暖。

尽管由于气候系统其他部分驱动的逐年变化很大，现代观测记录很嘈杂，但自1980年代以来的气候数据中现在很明显，对陆地表面变暖加剧的预测是显而易见的。这种陆地放大的驱动因素与陆地和海洋湿度的变化有关，这是通过气候科学家在过去十年中发展的一项理论。这项新研究于周三发表在《科学进展》杂志上，“首次使用古气候数据来评估未来变暖如何影响陆地和海洋表面的理论，”塞尔策说。“这项研究使我们在模型预测未来变暖的区域变化的方式上更加确定。

该论文调查了末次冰期最大值(LGM)期间的地面放大 - 大约发生在20，000年前 - 在低纬度地区，他们将其定义为30⁰S-30⁰N。作者说，正是在那些纬度地区，TA的理论基础最适用。作者利用陆地和海面古气候记录的新汇编来估计LGM中TA的大小，以与气候模型模拟和理论预期进行比较。努力更好地了解LGM中的大陆有多冷是Seltzer在WHOI研究的持续重点，这篇新论文建立在最近的一项研究的基础上，该研究使用古代地下水中溶解气体的见解作为过去陆地表面的温度计。

作者扩展了陆地放大的热力学理论，该理论基于陆地和海洋之间湿静态能(由温度，水分含量和空气高度表示的势能)的耦合变化。在LGM中，由于陆地上大冰盖的生长，海平面比今天低120米时，海面比没有海平面变化时略微温暖和潮湿。通过考虑这种影响并利用古气候记录，作者能够直接将过去的陆地放大与未来的预测进行比较。

该论文指出，虽然TA背后的机制很好理解，这些机制源于海洋上空潮湿空气和陆地上干燥空气之间的基本热力学差异，但许多因素 - 自然变异性，观测限制，热滞后和非CO2强迫 - 以前已经排除了20世纪变暖对TA的精确估计。“缩小陆地放大的范围将有助于未来对低纬度气候变化的预测，与热应激和水的可用性有关，”该论文指出。

共同作者皮埃尔-亨利·布拉德(Pierre-Henri Blard)表示，这篇论文是“气候科学向前迈出的一步”，对其他科学领域和公众来说意义重大。“我们表明，一个简单的模型，涉及湿度和海平面变化，有力地描述了大陆温度变化的放大 - 在任何时间尺度的中低纬度 - 比海洋大40%。这一结果很重要，因为虽然大多数古气候档案都位于海洋中，但人类的现在和未来在很大程度上依赖于我们对大陆气候的了解。

这项研究很重要，“因为它有助于我们理解地球过去的气候记录，以及如何将其与我们的模型和对未来的期望联系起来，”共同作者史蒂文舍伍德说。“[这篇论文]应该澄清任何误解，即陆地和海洋在不同的气候下以相同的速度变暖或变冷 - 我们知道并非如此，应该利用这些知识。对未来的影响是，随着全球变暖的继续，地球大陆的变暖速度将继续快于海洋，直到我们希望我们达到净零排放并停止这种情况。

合著者Masa Kageyama说，她认为这篇论文很重要，“因为它触及了由复杂气候模型产生的气候变化预测中无处不在的特征：大陆比海洋更温暖。在本文中，我们分析了气候变化的这一特征，从上一次冰川最大值到现在，其幅度与未来几个世纪的预期变暖具有相同的数量级。

“值得注意的是，热带温度重建，最先进的气候模型以及依赖于大陆和海洋上水分和热量耦合变化的简单理论都汇聚在一起，提供了对陆地放大的可靠估计，”影山说。“在我看来，这加强了对未来气候变化的预测，同时也带来了对过去气候变化的新理解。