NASA的超级计算机模型显示了二氧化碳（CO2）等温室气体是全球变暖的主要驱动因素，该温室气体全年在地球大气中的波动情况。较高的浓度以红色显示。学分：NASA科学可视化工作室/ NASA全球建模与同化办公室
地球在预算之内–能源预算。我们的星球一直在努力平衡流入和流出地球系统的能量流。但是人类的活动使这种情况失去了平衡，导致我们的地球变暖。
辐射能从照射在我们星球上的太阳光进入地球系统。其中一些能量从地球表面或大气反射回太空。其余的被吸收，加热行星，然后以热辐射能的形式散发，就像黑色沥青变热并在晴天散发热量一样。最终，这种能量也流向了太空，但其中的一些能量被大气中的云和温室气体重新吸收了。吸收的能量也可能被发射回地球，从而使地球更加温暖。
添加更多吸收辐射的成分（例如温室气体）或去除反射辐射的成分（例如气溶胶）会破坏地球的能量平衡，并使更多的能量被地球吸收，而不是逃逸到太空中。这称为辐射强迫，它是人类活动影响气候的主要方式。
地球行星能量平衡的简化动画：行星的能量预算在入射辐射（黄色）和射出辐射（红色）之间达到平衡。在地球上，自然和人为的过程会影响接收到的能量以及释放回太空的能量。这项研究过滤掉了由于反馈过程而导致的地球能源预算的变化，揭示了由气溶胶和温室气体排放引起的能源变化。
气候模型预测，人类活动会导致释放温室气体和气溶胶，从而影响地球的能源预算。现在，NASA的一项研究首次通过直接观察证实了这些预测：由于人类活动，影响地球的能量平衡并最终导致气候变化的辐射强迫正在增加。该论文于2021年3月25日在线发表在《地球物理研究快报》上。
“这是使用全球观测数据对地球总辐射强迫进行的首次计算，考虑了气溶胶和温室气体的影响，”论文的第一作者，马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心研究员莱恩·克莱默说。 ，以及巴尔的摩县的马里兰大学。“有直接证据表明人类活动正在改变地球的能源预算。”
NASA的“云与地球辐射能系统”（CERES）项目研究了地球大气层顶部的辐射流。自1997年以来，一系列CERES仪器一直在卫星上飞行。每个测量都会测量进入地球系统的能量和离开地球的能量，从而给出辐射的总体净变化。该数据与其他数据源（例如海洋热量测量）相结合，表明我们星球上存在着能量不平衡的情况。
克莱默说：“但这并不能告诉我们是什么因素导致了能量平衡的变化。”
NASA的CERES仪器可监测地球的能量平衡。这张图片显示了如何将入射和反射的短波能量（吸收的太阳能）之间的差异与发出的长波辐射进行比较，以确定地球的净能量变化。
这项研究使用了一种新技术来解析人类造成的总能量变化量。研究人员计算出多少不平衡是由通常自然发生的因素（例如水蒸气，云，温度和地表反照率（基本上是地球表面的亮度或反射率））的波动引起的。例如，NASA的Aqua卫星上的大气红外测深仪（AIRS）仪器可测量地球大气中的水蒸气。水蒸气以热的形式吸收能量，因此水蒸气的变化将影响最终离开地球系统的能量。研究人员计算了由这些自然因素引起的能量变化，然后从总值中减去了这些值。剩下的部分就是辐射强迫。
研究小组发现，人类活动导致从2003年到2018年地球上的辐射强迫每平方米增加约0.5瓦特。增长主要来自发电，运输和工业制造等方面的温室气体排放。反射性气溶胶的减少也加剧了这种不平衡。
这项新技术的计算速度比以前的基于模型的方法快，从而使研究人员几乎可以实时监控辐射强迫。该方法可用于跟踪人类排放物如何影响气候，监测各种缓解工作的效果以及评估模型以预测未来的气候变化。
美国宇航局戈达德太空研究所（GISS）主任加文·施密特（Gavin Schmidt）表示：“建立由观测值计算的直接辐射强迫记录，将使我们能够评估气候模型如何模拟这些强迫。“这将使我们对未来的气候变化做出更加自信的预测。”
参考：Ryan J. Kramer，Haozhe He，Brian J. Soden，Lazaros Oreopoulos，Gunnar Myhre，Piers M.Forster和Christopher J.Smith撰写的“增加全球辐射强迫的观测证据”，地球物理研究快报。2021年3月25日。
10.1029 / 2020GL091585
