云反馈之不确定性的根本原因

在IPCC第四次报告中我们可以看到下列陈述：温室气体有效地吸收地球表面、大气自身(由于相同的气体)和云散射的热红外辐射。大气辐射朝所有方向散射，包括向地球表面的散射。温室气体将热量俘获在地表―对流层系统内。这称为“温室效应”。这是有关温室效应的正式公认的解释。

然而，温室效应最初是玻璃屋顶暖房增暖之物理机制的代名词，因此上述解释偏离了基本的物理事实。事实上，温室效应原本解释为：玻璃屋顶允许阳光进入、反射红外的效应(即玻璃的选择性)；太阳辐射能被温室内的植物、土壤和其他物体吸收，这些能量转化为加热温室的热量(一种补充说明)；后来，人们发现玻璃屋顶不允许被加热的空气上升并与外面的冷空气混合也非常重要(进一步的补充说明)。但不管怎样，室内的温室气体之吸收与再辐射根本未被提及，显然，“温室效应”与“大气温室效应”完全不同。无奈，学者只好说：沿用温室效应概念属于“用词不当”。“The term ‘greenhouse effect’ is a misnomer” (ANDREWS, 2010)

但问题的关键不在温室效应术语本身是否合适，而在于温室气体的吸收与再辐射不能是整个大气升温，因为大气中的主要成分（氮气、氧气和氩气等）不吸收与发射红外辐射。因此，上述温室效应的物理解释非常可疑。事实上，IPCC第四次报告(AR4)指出：“目前，云反馈是气候敏感性评估不确定性的最大来源”。这说明与云有关的事值得研究。

众所周知，水蒸发是一种制冷效应，正如酒精棉球在人体皮肤上所产生的冷效应。由于地球表面的70%被海洋覆盖，因此，一个简单的事实是地球表面气温主要决定于太阳辐射作用下的海洋蒸发。因此海洋可以视为气温变化的一个缓冲器“The ocean can therefore be taken as a buffer of the temperature change” (Marshall and Plumb,2007). 例如，拉尼娜现象(La Niña)与赤道太平洋正常海水温度偏低对应，而厄尔尼诺现象(El Niño)则对应着正常海水温度偏高。这与IPCC第四次评估报告的陈述一致：“云量变化决定于厄尔尼诺现象，陆地昼夜温度范围(DTR)的广泛(但不是全部)减小与云量的增加一致。”但是，昼夜温度范围(DTR)为什么随云量的增大而减小？这应该是云反馈不确定性之一。

通常，云形成于水蒸汽凝结，这意味着降水将要来临。云量增大意味着更多的水蒸汽凝结，更多的潜热被释放出来。潜热成为大气系统重要的热源之一。这与IPCC第三次报告(TAR)的陈述一致：“降水量构成大气系统潜热量的一种测量，长年的全球平均984mm/yr降水量暗指垂直方向有78Wm⁻²的加热强度”。然而，尽管这股潜热量如此巨大尽管水蒸汽（或云形成）是全球性的，云覆盖占地球面积的40%，但潜热的影响范围从未被研究过，潜热本身甚至被排除在温室效应之外。这应该是云反馈不确定性产生的根本原因。