揭示格陵兰岛夏季极端气温异常的原因，晴空辐射和环流异常的作用

近年来，格陵兰岛经历了极端的夏季温度异常，引起了全球气候科学家的关注。这些温度偏差对该地区的冰盖动态产生了重大影响，导致冰盖融化加速，海平面上升加剧。一项新的研究对这些异常背后的潜在机制提供了重要见解，确定了主要驱动因素是晴空下行长波辐射和大气环流异常。

格陵兰岛的气候变化

格陵兰岛是世界上最大的冰盖之一，过去几十年来，其气候发生了巨大变化。这些变化不仅体现在气温上升上，还体现在影响该地区天气事件的大气环流模式的变化上。北极的变暖尤为明显，格陵兰岛部分地区的变暖速度比全球平均水平快几倍。了解导致极端温度事件的因素对于预测未来气候变化及其对冰盖和全球海平面的潜在影响至关重要。

格陵兰岛观测到的极端夏季温度异常尤其令人担忧，因为它们与北极变暖的短期波动和长期趋势有关。这些异常通常在夏季测量，此时温度往往会飙升，引发冰融化，改变生态系统动态，并加剧海平面上升。

晴空下行长波辐射

晴朗的天空条件使辐射传热更加有效。在没有云层覆盖的情况下，地球表面在夜间散热更慢，白天太阳辐射被更有效地吸收。地表发出的长波辐射被水蒸气和二氧化碳等温室气体吸收，将热量困在大气中并提高温度。

高压系统的存在会加剧这些影响，而高压系统通常与晴空条件有关。高压系统的特点是空气下降，抑制云层形成，导致日照时间延长。在格陵兰，这些条件通常与热浪相伴，加剧了变暖过程。

研究发现，晴空辐射对格陵兰岛地表温度的年际变化有重大影响。这意味着，虽然有些年份的温度模式正常，但其他年份的温度模式会因大气环流和云层动态的变化而出现极端偏差。这种反馈回路（辐射增加导致温度升高）进一步加速了夏季冰的融化。

大气环流异常的作用

高压系统通常与前面提到的晴空条件有关，是大气环流异常的关键因素。这些系统创造了反气旋条件，将低纬度地区的暖空气带入北极。这种暖空气与长时间的日照相结合，可能导致格陵兰岛气温大幅上升，进一步推动冰雪融化并影响区域气候动态。

这些环流异常通常与急流位置的变化相吻合，而急流位置的变化会进一步影响极端温度。急流是高空大气中快速移动的气流带，决定着天气模式。当急流减弱或移动时，暖空气就会进入北极，从而导致格陵兰等地区气温异常高。

极端温度和冰融化

晴空辐射、大气环流异常和地表反照率反馈之间的相互作用在塑造格陵兰岛极端温度事件中起着至关重要的作用。正如这项研究所指出的，这些因素的结合是导致最近夏季观测到的显著变暖的原因。这些温度峰值不仅仅是暂时事件——它们对格陵兰岛的冰盖产生了长期影响，导致冰融化增加、海平面上升和海洋环流模式发生变化。

由于气温升高，格陵兰岛的冰盖质量不断下降，速度越来越快，导致表面融化加剧，冰山崩解至周围海洋。上文所述的辐射和环流异常进一步加剧了这一过程。气温升高导致冰盖表面融化加剧，形成的融水渗入冰层，加速其流向海洋。这导致冰盖总体积减少，这一现象与全球海平面上升直接相关。

除了辐射和大气环流之外，温度异常的另一个重要因素是地表反照率反馈。反照率是指地球表面的反射率：较暗的表面（如海洋或裸露地面）会吸收更多阳光，而较亮的表面（如冰雪）则会反射阳光。当高温导致格陵兰冰盖融化时，地表会变暗，从而导致反照率降低。这会减少反射回太空的阳光量，反而让更多能量被地表吸收，从而进一步加速变暖。

这种反馈循环在格陵兰岛冰盖的背景下尤其令人担忧，因为它加剧了融化和变暖的循环。随着冰盖的减少，下面较暗的表面吸收了更多的辐射，形成了加速温度异常的恶性循环。

格陵兰岛冰盖融化对全球海平面有直接影响，随着北极气温持续上升，格陵兰岛对海平面上升的贡献预计会增加。这对全球沿海社区有着深远的影响，因为即使海平面发生微小变化也可能导致严重洪灾，尤其是在低洼地区。

此外，融化的冰盖涌入的淡水可能会扰乱海洋环流模式，包括大西洋经向翻转环流 (AMOC)。该环流系统负责将热带地区的暖水输送到北大西洋，在调节全球气候模式方面发挥着关键作用。AMOC 的中断可能会产生深远的影响，包括天气模式的转变、更多极端天气事件以及生态系统的变化。

新的研究发现

韩国釜山基础科学研究所气候物理中心引导的一项新的研究，采用地表辐射预算框架来研究 1979 年至 2021 年格陵兰岛夏季正负温度异常事件的原因。

研究发现，晴空中下行长波辐射和地表反照率反馈对温度异常的贡献最大。大气温度扰动主导了异常发射率对晴空中下行长波辐射的影响。在温暖的年份，由于地表温度升高和对流层非绝热变暖导致的湍流热交换增强，导致大气绝热加热、水分平流增强和高压异常，并在峰值温度日后出现阻塞式反气旋环流异常。

晴空下行长波辐射是影响格陵兰岛温度异常的主要因素。在晴空条件下，来自地球表面的长波辐射较少被云层拦截，导致白天吸收的太阳辐射净增加，夜间热量损失减少。研究发现地表温度异常与晴空长波辐射之间存在显著的正相关性，表明晴空导致的辐射变化正在推动温度变化。

表面反照率反馈机制（即融化的冰雪暴露出较暗的表面（如土壤或岩石），从而吸收更多的阳光）会放大温度异常。这种反馈回路由初始变暖驱动，加速冰盖融化，进一步加剧该地区的变暖。随着更多冰融化，较暗的表面会吸收更多的太阳辐射，导致温度升高和更多冰融化，从而形成变暖的恶性循环。

该研究强调，大气中的反气旋异常（高压系统）在促进晴朗天空和持续变暖方面发挥着重要作用。这些环流模式可以阻止云的形成，从而导致稳定的天气条件和增强的太阳辐射吸收。研究指出，这些大气异常和晴朗天空条件在加剧夏季极端温度方面存在相互作用。

研究表明，晴空辐射（入射太阳辐射和出射长波辐射）在格陵兰岛观测到的夏季温度异常中起着重要作用。这些发现基于对温度和辐射的年际变化的分析，为该地区气候对持续全球变暖的反应提供了重要见解。

思考

导致格陵兰晴空辐射异常的具体机制是什么？大气环流模式如何与局部地形相互作用从而加剧温度异常？反馈回路（例如冰反照率反馈）在放大这些温度异常方面起什么作用？

参考文献：Manuel Tobias Blau, Kyung-Ja Ha & Eui-Seok Chung，Extreme summer temperature anomalies over Greenland largely result from clear-sky radiation and circulation anomalies.  Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 405 (2024) ，doi.s43247-024-01549-7

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