阳光进入，反射并释放能量。这是我们星球的基本能源平衡表。如果地球的云层、海洋、冰盖和地表向太空发送的能量与太阳照射到我们身上的能量一样多，那么我们的地球就会保持平衡。
Shiv Priyam拉格拉曼
但几十年来，这个体系一直处于失衡状态。阳光继续涌入地球，而无论是反射的太阳辐射还是发射的红外辐射，地球都没有释放足够的能量。地球周围被困住的额外热量——其中约90%储存在海洋中——为全球气候系统增加了能量，并以多种方式表现出来:气温升高、海平面上升、洪水、干旱、更强的暴风雪和飓风，以及更致命的极端事件。
半个世纪以来，气候科学家一直警告说，这是大气中二氧化碳含量过高的必然结果，而所谓的气候否认者则继续认为，观测到的变化可能是偶然的——只是自然变化。
普林斯顿大学大气和海洋科学(AOS)研究生Shiv Priyam Raghuraman说:“到目前为止，科学家们一直认为，由于观测记录很短，我们无法推断不平衡的增加是由于人类还是气候‘噪音’。”“我们的研究表明，即使有给定的观测记录，仅仅是地球自身的振荡和变化，几乎不可能造成如此大的不平衡增加。”
他和他的合著者利用2001年到2020年的卫星观测发现，地球的“能量失衡”正在加剧。Raghuraman与地球物理流体动力学实验室(GFDL)的David Paynter、GFDL主任、普林斯顿大学地球科学和AOS教授V. ” Ram ” Ramaswamy合作。GFDL是noaa资助的国家实验室，位于普林斯顿的福雷斯特尔校区。他们的论文发表在今天的《自然通讯》上。
Raghuraman说:“用气候系统的自然变化来解释这一趋势是非常不可能的——不到1%的可能性。”
那么是什么导致了能量的不平衡呢?
拉古拉曼说:“我们总是认为，‘增加温室气体意味着吸收更多的红外线热量’——典型的温室效应会变得更大。”这是正确的，但另一方面，由此产生的变暖的地球现在也向太空辐射更多的红外热，所以温室气体的加热影响被抵消了。相反,大部分的失衡增加来自这样一个事实:我们正在接受相同数量的阳光反射的却更少,因为增加的温室气体导致云层变化,较少的气溶胶在空气中阳光反射——也就是说,更清洁的空气在美国和欧洲,海冰减少。(明亮的白色海冰比海水反射更多的阳光，所以当海冰融化时，地球的反射性就会减少。)
此外，普林斯顿大学和GFDL的研究人员指出，海洋储存了90%的多余热量。由于日益增长的能量不平衡与海洋加热之间的这种密切关系，地球的能量不平衡与海洋健康、海平面上升和全球气候系统变暖有着重要的联系。研究人员希望追踪这种能源不平衡的历史趋势，并了解其组成部分，将改善未来气候变化的模型，推动政策制定和减缓努力。
他们说:“卫星记录提供了人类影响气候系统的明确证据。”“认识到人类活动是地球吸热加速的原因，意味着需要采取重大政策和社会行动，减少人为温室气体排放，遏制地球能量失衡进一步加剧。”
Shiv Priyam Raghuraman、David Paynter和V. Ramaswamy的“人为强迫和响应产量在地球能量不平衡中观察到正趋势”发表在最近一期的《自然通讯》上(DOI: 10.1038/s41467-021-24544-4)。这项研究得到了美国国家海洋和大气管理局、美国国家航空航天局地球和空间科学与技术未来调查员(80NSSC19K1372奖)、普林斯顿大学高草地环境研究所和玛丽和兰德尔哈克69研究基金的支持。