本站讯 近日，深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室宋丰飞教授团队在地表太阳辐射长期变化研究方面取得新进展，相关成果以“Polar dimming and mid-latitude brightening in a warming climate”（《全球变暖下的极地变暗和中纬度变亮》）为题，发表在National Science Review （《国家科学评论》，NSR）期刊。研究发现全球变暖下地表向下太阳短波辐射变化的空间和季节分布呈现显著的“极地变暗-中纬度变亮”格局特征，并在夏季最为显著。
图1. 高排放情境下DSSR变化的空间分布及季节特征。模拟预估（a）年平均和（b）夏季DSSR未来变化的空间分布；夏季DSSR的（c）云所致分量和（d）晴空分量变化；（e）北极，（f）北半球中纬度和（g）南极DSSR的季节循环变化。
地表向下太阳短波辐射（DSSR）是地表能量收支的重要组成部分，不仅调节地表温度、蒸发和冰雪融化等气候过程，也是影响太阳能资源变化的关键因素。前人研究已经指出，未来全球平均DSSR在高排放情景下将继续减弱。相比于全球平均，DSSR的区域和季节变化影响更为重大。基于气候模式，研究团队揭示了全球变暖背景下DSSR变化的空间格局。分析结果表明，到21世纪末，全球DSSR并非一致减弱，而是呈现出鲜明的纬向对比：极地地区显著减弱（变暗），而北半球中纬度地区则出现增强（变亮）现象（图1a）。这种“极地变暗-中纬度变亮”的格局在当地夏季最为突出（图1b）。
进一步对DSSR进行分解发现，全球大部分地区的晴空条件下DSSR普遍减弱，主要反映了增暖背景下水汽增加对太阳辐射的吸收作用（图1d）；而与云相关的DSSR变化则表现出强烈的区域差异，是造成极地与中纬度相反变化的关键因素（图1c）。在极地地区，云液态水含量的增加增强了云对太阳辐射的反射，云致效应与晴空效应共同推动极地变暗。而在北半球中纬度地区，云致变亮与晴空变暗相互竞争，但云致变亮占主导，最终导致中纬度变亮。DSSR的上述变化主要发生在气候态DSSR最强的夏季，因此DSSR的季节循环也随之发生明显改变：北极和南极的季节循环分别减弱14.6%和7.0%，而北半球中纬度地区则增强2.1%（图1e-g）。
值得注意的是，“极地变暗-中纬度变亮”并非只出现在高排放情景下，在中、低排放情景中同样存在，近20年来的卫星观测已捕捉到类似的“极地变暗-中纬度变亮”信号。这表明，DSSR变化的这一空间格局具有较强的稳健性，其影响有可能已在当前气候变化中显现。研究为理解全球变暖背景下地表能量收支的变化、极地-中纬度气候响应，以及评估未来太阳能资源变化提供了重要科学依据。
成果由实验室/海洋与大气学院/未来海洋学院2024级物理海洋学博士研究生刘世初为第一作者，“青年英才工程”第一层次宋丰飞教授为通讯作者，联合国内研究人员共同合作完成。研究工作得到国家自然科学基金项目和崂山实验室基金项目共同资助。
文：侯霞
编辑：刘莅
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