平流层变冷：全球变暖的另一面

根据加州大学洛杉矶分校领导的一项研究，至少自1986年以来，人类驱动的气候变化已经导致平流层温度大幅下降。

作者报告说，持续的平流层冷却证明，地球表面和低层大气的变暖不是自然发生的。

特别是，这项研究证实了人类原因对整体气候的影响：平流层的温度变化比自然引起的温度变化大12到15倍。

“这是我在30年的大气研究中见过的人类指纹在气候系统上最清晰的证据，”该研究的主要作者，加州大学洛杉矶分校区域地球系统科学与工程联合研究所和伍兹霍尔海洋研究所的气候科学家本杰明桑特说。

这项研究由加州大学洛杉矶分校和全球其他几所大学和研究所的研究人员进行，首次在平流层中上层寻找人为引起的气候变化模式。这些大气层 – 大约在地球表面上方15至31英里（约25至50公里） – 位于大多数天气活动发生的海拔之上。桑特说，像厄尔尼诺或拉尼娜这样的自然现象影响相对较小，这使得更容易隔离人类影响的作用。

自1880年代末以来，人为驱动的气候变化已经导致地球表面变暖1.1摄氏度。 （《巴黎气候协定》设定了不超过1.5摄氏度的目标，以避免最危险的气候后果。

先前的研究预测，当二氧化碳将热量捕获在对流层（大气的最低层）时，其上方的平流层将冷却。最近在卫星数据和计算机模型模拟方面的改进使研究人员能够搜索平流层中上层的预测冷却模式，并了解它如何影响识别人类气候指纹的努力。

本杰明·桑特/加州大学洛杉矶分校

从 1986 年到 2022 年，地球大气层较高层的温度下降（从左上角开始，蓝色阴影），而最接近地球表面的大气层（底排，红色阴影）的温度上升。

新的研究表明，从1986年到2022年，导致地球表面和对流层变暖的人为温室气体也导致全球平流层中上层平均降温约1.8至2.2摄氏度。相比之下，同期由自然变化引起的全球平均平流层温度变化不超过约0.15摄氏度。

“除了人类的影响外，太阳的自然变化，火山爆发和厄尔尼诺和拉尼娜等现象引起的波动也会影响地球的气候，”桑特说。“每个人为和自然因素都会在大气中留下可识别的指纹。

“我们研究了自然因素是否可以合理地解释对流层变暖和平流层变冷的独特模式。他们不能。

桑特说，这些发现直接 反驳了将气候变化归咎于自然因素的虚假信息努力。

“全世界数百名研究人员已经表明，陆地，海洋和大气中的气候变化与自然变化不一致，”他说。

当桑特开始研究“垂直指纹”时 – 检测人类对大气温度的影响的努力 – 卫星数据和计算机模拟尚未可靠地测量超过约15英里（25公里）的温度，这只是平流层的一半。

包括臭氧层在内的平流层下部经历了人为对臭氧层的破坏及其后来的恢复而引起的温度变化。臭氧的变化使得单独破译二氧化碳的影响变得困难。

桑特说，测量平流层中部和上部使人类的影响比垂直指纹停留在平流层下部清晰五倍。这一发现证实了诺贝尔物理学奖获得者真锅修郎（Syukuro Manabe）和气象学家理查德·韦瑟拉德（Richard Wetherald）在1967年发表的一篇具有里程碑意义的论文中的预测，即人类引起的二氧化碳增加的最强迹象可以在平流层中上部测量。

“这项工作在智力上是令人满意的，因为我一直想探索这部分大气层30年，”桑特说。“但人类正在从根本上改变地球大气层的热结构，认识到这一点并不令人高兴。

该研究的其他作者来自科罗拉多州立大学，劳伦斯利弗莫尔国家实验室，麻省理工学院，南京信息工程大学，NOAA / NESDIS卫星应用和研究中心，加利福尼亚州圣罗莎遥感系统，东英吉利大学和华盛顿大学。