帖子:调查气候变化的“湿度悖论”

水蒸气是地球生命的基础。作为一种温室气体,水蒸气是云和雨的基础。因此,维持植物、森林和种植食物的能力。

缺乏空气中水蒸气可以影响的强度和频率森林大火。大量结合高温可引起热应力在人和动物。

因此,至关重要的科学家了解湿度——有多少水蒸气在空中——正在改变,可以改变,全球气温升高。

在一个新的数据集附纸,我和我的同事探讨湿度变化的不同方面以对比的方式在世界各地的海洋。

湿度是多少?

简而言之,湿度是衡量有多少水悬浮在空中。然而,它可以被分类的方法不止一种,与气候科学家和气象学家通常使用两个主要的定义。

第一个是特定的湿度。也被称为“水分”,这是一个衡量有多少水蒸汽与水蒸气和空气的总质量的总和。测量在克每千克水蒸气的潮湿的空气。

第二个是相对湿度。这是一个衡量-表示为一个百分比的空气“饱和”。换句话说,蒸气的空气含有多少水相比,最大可能包含。

世界各地对湿度的观察表明,特定的湿度或者水蒸气的量增加了。然而,与此同时,相对湿度——或饱和——在许多地区已经拒绝了。

湿度悖论

这个明显的矛盾的主要原因有两方面:地球正在变暖,温暖的空气可以容纳更多的水蒸气。

大气、陆地和海洋都是气候变暖。首先,这意味着更多的水被从地球表面消失了。其次,更多的水可以-,被关押在空气的气体。下面的图表显示,含湿量的增加发生在土地(绿线)和海洋(蓝色)。

根据克劳修斯——克拉珀龙方程方程,周围的空气通常可以容纳7%更多的水分,每1 c的温度上升。因此,对于相对湿度保持不变在1 c的变暖,空气中的水分也需要增加7%。

从理论上讲,如果没有限制因素,这是我们希望看到的增长率。然而,现实世界确实有限制因素——所以相对湿度降低。

地球的陆地面积变暖的速度比海洋过去几十年。但是,尽管海洋含有一种取之不尽用之不竭的水蒸发,同一土地并非如此。

事实上,我们知道大多数的水蒸气对土地实际上源于海洋蒸发。这潮湿的空气移动世界各地由于大气环流和一些然后流过的土地。

海洋的慢变暖意味着没有足够的水分蒸发到空气——然后在海洋上面跟上气温上升在陆地上。这意味着空气不饱和时,如下图所示,相对湿度降低。

相对湿度不减少无处不在

尽管平均相对湿度下降在全世界范围内,有一些地区,如印度和一些高纬度地区——这似乎是增加。

同样值得注意的是,可能还有其他事情,导致区域相对湿度的变化。

第一,全球移动的热大气风和洋流的变化模式和强度反过来影响大气湿度水平。其次,我们知道,增加大气中二氧化碳(CO2),以及温度和湿度的变化,影响植物释放多少水分。

第三,有主要的土地利用变化随着时间的森林砍伐,城市化和密集型和灌溉农业,所有影响当地的湿度。例如,研究显示水灌溉中加入可以导致热应力在印度,尽管它降低了本地温度。

海洋湿度呢?

关注世界上的海洋,观察表明,-如预期比湿增加了空气在海洋。这是显示在一个新的全球数据集,我和我的同事最近发表在《华尔街日报》地球系统科学数据biwei6868。

有趣的是,这种新的数据表明,相对湿度在许多地区的海洋确实减少了。这是足以让全球海洋平均相对湿度降低。

这减少很难解释给我们当前的湿度和蒸发的物理理解。例如,期望气候模型这是海洋相对湿度吗应保持相对稳定或略有增加。

然而,我们也知道有相对湿度的数据质量问题与观测海洋,这下降趋势的不确定性很大。那么数据反映实际发生了什么情况?

在一些地区,这种减少是一致的与相对湿度下降在附近的土地。和再分析数据,它提供了基于直接测量和估计天气模型——也显示平均减少,虽然同比略有不同模式。简而言之,我们需要进一步研究这个问题。

更广泛的影响

湿度的变化产生实质性的连锁影响全球和当地的水平。

增加水蒸气在表面意味着更多的水蒸气将最终使其向上穿过大气层,其作为一种温室气体变得重要。

更高水平的空气中的水分意味着更多的降雨——尤其是在强降雨事件。极端事件,如飓风已经可以是毁灭性的,社会和环境,所以增加降雨使得这些更加危险。此外,更高的湿度也可以提高热应力的风险在很温暖的日子。

降低相对湿度的影响不太明显。降低饱和度会影响所谓的蒸汽压力不足。这基本上是一个测量有多少额外的水蒸气气氛可以保持温度。当蒸汽压力赤字高,植物可能需要关闭气孔为了避免太多的水分损失。在干燥条件下,森林大火可以更容易和更容易传播。

在相对湿度降低土地很有趣。我们没有看到相同的历史重建减少气候模型,虽然我们确实看到温度和含湿量增加。这意味着未来的影响与饱和度和水蒸气水平更加不确定,尤其是在那些地区表现出强烈的相对湿度的变化。

全球数据集

湿度测量已有几十年使用干湿表,尽管最近电子传感器更容易使用。像所有气象观测,有各种错误和偏见的来源必须占,这样我们可以确定我们正在研究气候信号而不是观测系统特性。

在过去的几年里我已经带领英国气象局哈德利中心的发展HadISDH数据集表面的湿度在陆地和海洋。这是一个气象局之间的合作,国家物理实验室,埃里克西大学,NOAA国家环境信息中心,气候研究中心在东英吉利大学,国家海洋学中心。

数据集被设计用于研究大规模的趋势和变化,评估气候模型的有效性和理解气候变化。

它提供了月度平均数据跨越1973年1月至2019年12月在全球网格。将每一月更新一次数据,提供了七个变量,包括特定的湿度、相对湿度和空气温度同时测量。靠近仔细看了看,数据的下载气象局网站和现在气象局气候指示板。

温度和湿度的数据集使用观察船舶在海洋和气象站。覆盖全球的合理从1970年代开始,尽管南半球覆盖不好,尤其是在海洋。

然而,令人担忧的是,志愿观测船舶(VOS),我们依赖于直接测量以来大幅下降约7700的峰值在1980年代目前只有4000。

作为表面湿度不是可以很容易地通过卫星或漂流浮标测量,我们有一个真正的风险持续能力监控这个非常重要的变量。