辐射强迫与大气中二氧化碳和水蒸气反馈的共同作用

《Remote Sensing Letters》：Combined effects of radiative forcing and feedback of atmospheric carbon dioxide and water vapour

本研究提出了一种简化的物理模型，用于量化大气中二氧化碳和水汽共同作用的辐射强迫效应，分析了热带印度2003-2023年间温度、水汽和二氧化碳的年际变化及其对辐射强迫的贡献。发现温度相关蒸发辐射（F_T）呈现与太阳周期及ENSO现象相似的变化规律，而CO2通过温度影响水汽的辐射分量（F_C）和整体辐射强迫（F）的时空分布受限于高分辨率CO2数据可用性（2016-2021年），各分量具有独立影响且可能相互掩盖。

　　

摘要

本研究提出了一个简单的物理模型，用于量化大气中二氧化碳（CO₂）和水蒸气（WV）的联合辐射强迫效应，该模型基于对对流层内CO₂、WV以及地表气温（T）随时间变化的分析。利用开源的卫星数据，本研究首次绘制了印度热带地区全年辐射强迫（F）的分布图，并确定了影响辐射强迫的三个主要因素：由温度变化引起的蒸发所产生的辐射分量（F_T）、由于CO₂导致蒸发变化进而影响温度所产生的辐射分量（F_C），以及气温（T）的增量变化。辐射分量F_C与F_T的比值被定义为反馈因子（f），这一过程由CO₂引发并由WV促成。有趣的是，2003至2023年的F_T分布图显示出周期性变化，这种变化与太阳周期以及厄尔尼诺-南方涛动（El Nino-Southern Oscillation）的地表气候模式具有相似性。由于高空间分辨率的CO₂数据获取受限，2016至2021年的辐射强迫分布图仅基于F_C数据绘制。上述三个参与净辐射强迫的组分各自具有独立的影响，其中任何一个组分的影响都可能掩盖其他组分的作用。