科学家：云中躲藏着奇怪的东西，正在阻止地球把能量还给太空

当下最先进的气候模型严重低估了地球能量失衡程度，原因不明。

这张图片展示了如何通过比较入射与反射的短波能量（即被吸收的太阳能）与发射的长波辐射，来确定地球能量的净变化。地球的能量失衡已经超出正常范围，但科学家却不知道为什么。NASA

气候模型（Climate Model）是科学家通过数学方程描述大气、海洋、陆地和冰层之间的物理化学过程，用以模拟地球气候系统的运行机制，并预测未来气候变化趋势的重要工具。

但最近研究发现，目前全球最先进的气候模型已经无法真实反映地球能量失衡的严重程度，而且原因不明。

在理想状态下，气候模型应当能够如实反映卫星观测数据；然而现实情况是，它们正在持续低估地球能量失衡的程度。地球接收到的太阳能量与辐射回太空的能量之间，正在出现越来越大的差距——但气候模型不能准确反映这种变化。初步研究认为，这可能与模型无法精确描述地球云层与大气气溶胶之间的相互作用有关。

卫星数据显示，在过去20年间，地球能量失衡程度已经增加了一倍以上，并且其增幅在2010年以后尤为迅速。被大气系统俘获的能量相对于释放回太空的能量越来越多，这直接推动了气温上升。造成能量失衡的主要原因是人类排放的温室气体，但除此之外，显然还有其他未知因素在发挥作用。

据估算，2023年地球的能量失衡已达到每平方米约1.8瓦，这几乎是气候模型依据温室气体排放增长所预测数值的两倍。虽然模型能够反映出能量失衡正在加剧，但对其增长速率的模拟结果却存在明显差异，而且始终未能如实再现卫星观测数据。

以日本气象研究所研究员Seiji Yukimoto为首的研究团队，近日尝试通过假设模型未能充分反映气候反馈过程、自然变率以及气溶胶排放减少等因素，来解释这种差异。研究人员综合使用了15个先进气候模型，以及卫星辐射观测数据和地表温度记录，对2001年至2024年间的地球能量失衡状态进行了重建分析。

结果证实，模型中确实缺失了一些关键系统过程，从而导致模拟结果低估了地球从太阳吸收的能量。尤其是在2010年至2024年期间，卫星数据显示，地球的能量失衡程度显著增强。

这些可能被遗漏的机制，会影响地球向太空辐射能量的能力。气候模型虽然已经考虑了温室气体因素，但尚未充分纳入地表温度上升与云层之间的相互作用，以及其他能够调节能量向太空逃逸的重要过程。

自2010年以来，地球大气中的气溶胶浓度整体呈下降趋势，其具体影响仍有待进一步研究。不过，高浓度气溶胶可能会导致云层中的微小水滴数量增加、尺寸变小，从而增强对太阳辐射的反射能力。此外，气溶胶还可能影响云层的寿命，而气溶胶浓度的下降，也可能改变云层散射光和能量的方式。

然而，由于气溶胶的类型复杂、空间分布高度不均，它们对气候系统的影响会随地理位置及云层环境变化而变化，因此对其进行精确建模仍然十分困难。

如果2010年之后地球能量失衡的加剧主要与气溶胶排放减少有关，那么随着未来气溶胶水平逐渐趋于稳定，能量失衡加剧的速度可能会有所放缓。但如果这种加剧主要源于云层对地表温度上升的反馈作用，那么地球能量失衡的程度可能会进一步扩大——甚至仅这一机制所推动的变暖幅度，就可能超过温室气体本身的直接影响。

目前，观测数据与模型预测结果之间的差距仍在持续扩大。

参考

Emerging effective radiative forcing in the radiative imbalance since 2010

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL119913