浙江
當下最先進的氣候模型嚴重低估了地球能量失衡程度，原因不明。
這張圖片展示了如何通過比較入射與反射的短波能量（即被吸收的太陽能）與發射的長波輻射，來確定地球能量的凈變化。地球的能量失衡已經超出正常范圍，但科學家卻不知道為什么。NASA
氣候模型（Climate Model）是科學家通過數學方程描述大氣、海洋、陸地和冰層之間的物理化學過程，用以模擬地球氣候系統的運行機制，并預測未來氣候變化趨勢的重要工具。
但最近研究發現，目前全球最先進的氣候模型已經無法真實反映地球能量失衡的嚴重程度，而且原因不明。
在理想狀態下，氣候模型應當能夠如實反映衛星觀測數據；然而現實情況是，它們正在持續低估地球能量失衡的程度。地球接收到的太陽能量與輻射回太空的能量之間，正在出現越來越大的差距——但氣候模型不能準確反映這種變化。初步研究認為，這可能與模型無法精確描述地球云層與大氣氣溶膠之間的相互作用有關。
衛星數據顯示，在過去20年間，地球能量失衡程度已經增加了一倍以上，并且其增幅在2010年以后尤為迅速。被大氣系統俘獲的能量相對于釋放回太空的能量越來越多，這直接推動了氣溫上升。造成能量失衡的主要原因是人類排放的溫室氣體，但除此之外，顯然還有其他未知因素在發揮作用。
據估算，2023年地球的能量失衡已達到每平方米約1.8瓦，這幾乎是氣候模型依據溫室氣體排放增長所預測數值的兩倍。雖然模型能夠反映出能量失衡正在加劇，但對其增長速率的模擬結果卻存在明顯差異，而且始終未能如實再現衛星觀測數據。
以日本氣象研究所研究員Seiji Yukimoto為首的研究團隊，近日嘗試通過假設模型未能充分反映氣候反饋過程、自然變率以及氣溶膠排放減少等因素，來解釋這種差異。研究人員綜合使用了15個先進氣候模型，以及衛星輻射觀測數據和地表溫度記錄，對2001年至2024年間的地球能量失衡狀態進行了重建分析。
結果證實，模型中確實缺失了一些關鍵系統過程，從而導致模擬結果低估了地球從太陽吸收的能量。尤其是在2010年至2024年期間，衛星數據顯示，地球的能量失衡程度顯著增強。
這些可能被遺漏的機制，會影響地球向太空輻射能量的能力。氣候模型雖然已經考慮了溫室氣體因素，但尚未充分納入地表溫度上升與云層之間的相互作用，以及其他能夠調節能量向太空逃逸的重要過程。
自2010年以來，地球大氣中的氣溶膠濃度整體呈下降趨勢，其具體影響仍有待進一步研究。不過，高濃度氣溶膠可能會導致云層中的微小水滴數量增加、尺寸變小，從而增強對太陽輻射的反射能力。此外，氣溶膠還可能影響云層的壽命，而氣溶膠濃度的下降，也可能改變云層散射光和能量的方式。
然而，由于氣溶膠的類型復雜、空間分布高度不均，它們對氣候系統的影響會隨地理位置及云層環境變化而變化，因此對其進行精確建模仍然十分困難。
如果2010年之后地球能量失衡的加劇主要與氣溶膠排放減少有關，那么隨著未來氣溶膠水平逐漸趨于穩定，能量失衡加劇的速度可能會有所放緩。但如果這種加劇主要源于云層對地表溫度上升的反饋作用，那么地球能量失衡的程度可能會進一步擴大——甚至僅這一機制所推動的變暖幅度，就可能超過溫室氣體本身的直接影響。
目前，觀測數據與模型預測結果之間的差距仍在持續擴大。
參考
Emerging effective radiative forcing in the radiative imbalance since 2010
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL119913
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