什么是地球的能量失衡，它正在如何变化？

本文由我们与 Spark Climate Solutions（一家致力于加速解决未决气候挑战的科学驱动型非营利组织）首席科学家菲尔·达菲博士共同撰写。达菲博士最近曾在白宫科技政策办公室任职，此前曾担任伍德韦尔气候研究中心的主席兼执行主任。达菲博士向Probable Futures 阐述Probable Futures 地球能量失衡Probable Futures 以及研究这一行星变暖指标的重要性。

当能量从太阳传至地球表面时，它以阳光的形式穿过大气层，穿过云层、污染物和气体，这些物质都会将部分能量反射回太空。一旦到达地球表面，冰雪和陆地也会将部分阳光反射回太空。

数千年来，进入和离开地球的能量总体上保持着密切的平衡：约30%的能量反射回太空，70%的能量则使地球变暖，从而形成了全新世稳定而宜人的全球气候。由于人类活动的影响，目前进入大气层的能量已超过反射回太空的能量，导致能量失衡，从而引发了全球变暖。

最近，科学家们发现地球的能量失衡正在加速加剧，这预示着未来的变暖程度可能超出预期。Spark Climate Solutions首席科学家菲尔·达菲（Phil Duffy）博士认为，这种加速趋势向我们传递了至关重要的信息：“地球的能量失衡是全球变暖的根本驱动因素。其正在迅速加剧这一事实令人担忧。”

地球能量的失衡是全球变暖的根本原因。这种失衡正在迅速加剧，这令人担忧。

什么是地球的能量失衡？

地球的能量失衡是衡量地球与太空之间能量交换的一种指标。当这种失衡呈正值时，意味着气候系统中正在积累过剩的能量，从而导致变暖。当这种失衡不仅呈正值且还在持续增加时，则表明导致变暖的机制正随着时间的推移而不断增强。 

科学家通过两种方式测量地球的能量失衡。为了比较进入大气层和离开大气层的能量总量，他们使用经过精密校准的空间仪器。为了比较气候系统中积累的能量，他们则使用海洋浮标来记录海面及海面以下的温度，因为海洋吸收了大部分多余的热量。

是什么导致了地球的能量失衡？

地球自然环境和大气成分的变化会影响地球保留或释放热量的方式，从而影响地球的能量平衡。自工业化以来，温室效应一直是导致全球变暖的主要原因。

人类活动正以前所未有的速度和规模向大气中排放温室气体。这些温室气体在大气中形成一层透明的“毯子”，覆盖在地球表面，既允许阳光穿透，又阻碍热量散逸，从而导致地球温度升高，这就是所谓的温室效应。 

除了温室气体外，人类活动还会通过燃烧化石燃料和树木等生物质、工业过程以及其他活动，排放颗粒物污染物。这些微小颗粒物一方面通过将阳光反射回太空直接影响气候，另一方面通过改变云层的反射特性间接影响气候。总体而言，颗粒物污染已掩盖了近0.5°C的温室效应导致的升温。 

由于与这些导致全球变暖的根本驱动因素相关的因素，地球的能量失衡正在发生变化。 

当今地球的能量失衡正在发生怎样的变化？

近年来，科学家们观察到地球变暖的速度正在加快。例如，2005年至2025年间海洋变暖的速度是1960年至2005年期间的两倍多。 世界气象组织发布的《2025年气候状况》报告将地球能量失衡列为全球气候变化的“新关键指标”，因为该指标已达到自1960年科学家开始测量以来的最高值。 达菲博士强调了这些发现的重要性，他表示：“如果变暖确实在加速——而目前看来确实如此——这意味着出现了新的变暖来源，这些来源可能比温室气体排放更难以控制。”

1960年至2006年间，地球气温的相对平稳上升几乎完全归因于温室效应。但如今，除了温室效应之外，还有两个因素也在加剧地球的能量失衡，并导致了科学家们今天所观察到的加速现象：颗粒物污染的减少以及反馈循环。

如果全球变暖正在加速——而目前看来确实如此——这意味着出现了新的变暖源，而我们对这些源的控制力可能不如对温室气体排放那样强。

减少颗粒物污染

颗粒物悬浮在大气中，既能反射阳光，也有助于云层形成。由于颗粒物对地球具有降温作用，导致当前变暖加速的部分原因在于工业活动产生的污染物（如烟尘和烟雾）有所减少。随着大气中颗粒物减少，到达地表的阳光也随之增多。 

反馈回路

温室气体排放导致的全球变暖，目前已在地球某些系统中触发了反馈机制，这些机制会对变暖产生反应，进而引发进一步的变暖，这种现象被称为“反馈”或“反馈循环”。这些反馈循环正在地球气候系统内引发自我加速的变暖循环。 

有几个关键的反馈循环，很可能导致了近期变暖速度的加快： 

• 海冰覆盖面积减少（反照率降低）。反照率 描述了地球上不同表面反射阳光的能力。随着气温升高，海冰和冰川正在融化，永久冻土也在解冻，导致通常能为地球降温的反照率覆盖面积减少。由于反照率持续降低，被反射的阳光减少，而海洋吸收的热量增加，从而导致整体变暖并引发进一步的融化。
• 水蒸气增加。 暖空气能容纳更多的水分，而大气中这些额外的水蒸气会起到温室气体的作用，锁住热量，从而导致进一步变暖。
• 低云覆盖减少。随着 地球变暖，云层的变化可能会影响变暖进程。似乎陆地和海洋温度的升高会减少通常阻挡阳光照射到地表的低云覆盖，同时增加能够锁住热量的高云覆盖。
• 变暖引发的温室气体排放。 气温升高 正促使永久冻土融化、湿地微生物活动以及森林火灾等自然过程释放温室气体。科学家认为，这些由变暖引发的排放是导致大气中温室气体浓度近期急剧上升的主要原因。

地球能源失衡向我们揭示了什么关于未来的信息

我们亟需将地球能量失衡的研究列为优先事项。我们对这种失衡如何变化的了解越深入，未来应对全球变暖时就越能游刃有余。

地球的能量失衡揭示了全球变暖的惯性。虽然升温幅度能告诉我们地球相对于工业革命前的平均温度已经变暖了多少，但地球的能量失衡则为未来可能的变暖趋势提供了线索。 

达菲博士支持进一步研究全球变暖的演变机制，他表示：“我们亟需将地球能量失衡的研究列为优先事项。我们对这种失衡如何演变的了解越深入，未来就越有能力应对全球变暖。”了解反馈循环在地球变暖过程中的作用，有助于我们为一个更温暖、更不稳定的未来做好规划——在这样的未来中，除了控制温室气体排放外，我们还需要对地球系统进行管理。