耶鲁大学领导的一项新研究发现，气候模型可能严重低估了极端降水对大气中温室气体增加的响应程度。
研究人员瑞安·李和约书亚·斯图霍尔姆在《自然气候变化》杂志上解释说，这一切都归结于雨滴物理学。即使是每一滴落在地球表面的雨滴百分比的微小变化，也可能意味着小雨天气和史无前例的大洪水天气之间的差异。
然而，研究人员说，就目前而言，许多气候预测似乎低估了未来的洪水。
“云在其一生中产生的降雨在温暖的气候中会增加还是减少是半个多世纪前的一个研究问题。我们仍在寻找答案，”耶鲁大学地球与行星科学系的研究生、这项新研究的第一作者李说。
“我们已经证明，这个看似孤立的问题的答案实际上在预测全球气候变化方面发挥着重要作用。”
近年来，出现了一波超出降水强度预期的大风暴。2021年，此类风暴造成的损失达到了全球历史最高纪录，美国损失650亿美元，欧洲损失430亿美元，中国损失300亿美元。这些经济损失是由德国大面积土地不稳定、纽约和中国河南的地铁系统被水淹没等影响造成的。
这项新研究的作者说，许多最先进的气候模型没有看到极端风暴的增加。在他们的研究中，他们分析了这些模型，以了解温室气体的影响是否被低估，以及为什么被低估。他们把这个问题归结为一个核心问题:随着地球继续变暖，某片云会有多少雨水到达地球表面?
“用于当前全球变暖预测的气候模型在这个关键问题上存在分歧，”合著者斯图霍尔姆说，他是耶鲁大学文理学院地球与行星科学系的物理学家和博士后。
斯图霍尔姆说:“答案与对极端降雨的预测惊人地相差两倍。”斯图霍尔姆也是联合国政府间气候变化专门委员会第六次评估报告的特约作者。
在这项研究中，研究人员开发了一种测量降水效率(PE)的新方法，即从风暴云下落时再次蒸发的降雨量。PE值为0意味着没有雨水到达地球表面;PE为1意味着所有的水都从云层上落到了地表。研究人员特别关注了云的“干燥”时间尺度，即云滴下所有水分所需的时间。
研究人员发现，使用更详细、更高分辨率的云信息的大气模型通常使用更高的PE，这意味着更多的降水。“不幸的是，运行这些高分辨率全球气候变化预测模型的计算能力还不存在，”斯图霍尔姆说。“但它们可以用来将传统气候模型置于背景中。”
他们还发现，传统的气候模型——那些预测PE增加的模型，比如高分辨率模型——预测在21世纪极端降水事件的数量是PE减少的模型的两倍。
这项研究的共同作者是耶鲁大学海洋和大气科学教授阿列克谢·费多罗夫(Alexey Fedorov);以及现就职于奥斯陆大学的前耶鲁教授特鲁德·斯托尔夫莫(Trude Storelvmo)。
这项工作的部分资金来自美国国家科学基金会、耶鲁大学研究生奖学金、美国国家海洋和大气管理局，以及法国共和国政府的“让我们的星球再次伟大”倡议。
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