一項突破性研究探討了地球表面溫度與外向長波輻射之間錯綜複雜的聯繫，揭示了與預期的四分模式之間的偏差。這項研究加深了我們對氣候敏感性及其影響因素（如溫室氣體和大氣動力學）的理解。

氣候科學研究揭示了地表溫度與外向長波輻射之間關係的新見解，對傳統模型提出了挑戰，加深了我們對地球氣候敏感性的理解。

對地球氣候敏感度的驅動因素感到好奇嗎？最近發表在《大氣科學進展》（Advances in Atmospheric Sc​​iences）上的一項研究探討了地表溫度與外向長波輻射（OLR）之間從四分關係到準線性關係轉變的複雜聯繫。在佛羅裡達州立大學孫傑博士的領導下，這項研究揭開了影響地球氣候的隱密機制，為了解為什麼溫度與外向長波輻射的關係偏離了史蒂芬-玻爾茲曼定律所述的四分模式提供了新的見解。

什麼是斯特凡-玻爾茲曼定律？大氣中的溫室氣體會造成地表熱輻射（與地表溫度的四次方相關）和OLR之間的反差。

研究的通訊作者、中山大學的胡小明教授解釋：”垂直對流能量傳輸就像大氣混合器，在氣柱內攪拌溫度。透過降低輻射發射層，這使得地表溫度和 OLR 之間的關係仍然遵循四分模式”。

描述準線性地表溫度和外向長波輻射（OLR）兩個主要過程的示意圖。左圖：水汽的溫室效應增強了經向地表溫度梯度；右圖： 透過極向能量傳輸，將部分 OLR 從溫暖地區轉向寒冷地區。資料來源：蔡明、胡曉明

影響地表溫度和 OLR 的因素

研究揭示了影響地表溫度和 OLR 的各種因素。水汽的溫室效應就像一個放大鏡，放大了整個地球表面的溫度差，而不會改變 OLR 的緯度變化。這抑制了 OLR 與地表溫度之間的非線性關係。

另一方面，極向能量傳輸起到了均衡器的作用，協調了全球不同地區的溫度差異。這種全球熱量再分配的副產品之一，就是將 OLR 從溫暖地區重新輸送到寒冷地區，從而減少不同地區的 OLR 差異。這反過來又進一步抑制了非線性。

佛羅裡達州立大學的蔡明教授強調：”理解這些複雜的氣候交互作用就好比解謎。每一塊拼圖都讓我們更接近破解地球上錯綜複雜的氣候。 “

透過闡明這些聯繫，科學家在理解地球氣候及其錯綜複雜的組成部分如何協調整體氣候敏感性（即不僅是能量輸出率，還有輸出發生的地點）方面取得了重大進展。

參考文獻：孫傑、邁克爾-塞科爾、蔡明、胡曉明：《灰色大氣的輻射-對流-傳輸氣候模型中行星外向長波輻射與地表溫度之間的準線性關係》，2023 年11 月25 日， 《大氣科學進展》。

DOI: 10.1007/s00376-023-2386-1

編譯來源：ScitechDaily