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宇宙射线会影响气候吗? CERN的一些新成果

<p>上个月欧洲核子研究中心(欧洲核子研究组织)的物理学家在寻求提高我们对宇宙射线和云的认识的同时创造了一种在线混乱的东西</p><p>虽然他们的实验在粒子形成方面取得了新的发现,但是博客圈对于真正有趣的气候变化之前关于对话的文章已经概述了为什么温室效应是真实的以及为什么增加温室气体会导致全球变暖这种理解,一些评论家认为一系列推测和未经证实的机制可能会抵消未来的全球变暖,或者为20世纪的气候变化提供另一种解释虽然这些论点不受同行评审文献的审查,但它们在博客圈中很突出有两种常见的论点可以解决与大气碳增加一倍或更多相关的风险二氧化碳第一个arg基于这样一种观点,即气候系统内的负反馈过程将限制或限制未来的变暖 - 达到一个不比现在更温暖的水平在人类引起的气候变化的背景下,积极的反馈是一种促进变暖的自然机制由温室气体引起的反馈负反馈是减少温室气体引起的变暖的因素增加大气中的水蒸气是增强温室效应的最重要的正反馈机制像二氧化碳和甲烷一样,水蒸气是一种强大的温室气体气候系统变暖,大气层可以容纳更多的水蒸气,大大增加二氧化碳的变暖量</p><p>因此,增加二氧化碳浓度是变化的主要因素,或者是变暖的主要驱动因素,而增加水汽则是气候系统对此的反应</p><p>变暖大多数估计表明水蒸气反馈大约使增加的变暖加倍单独使用二氧化碳增加大气中的水分也会导致云类型和云层的变化确切地说,云将会发生什么是未来气候变化的主要不确定因素之一不确定性是由于云的复杂性他们与地球辐射预算的关系我们预计云属性的某些变化会略微减少温室气候变暖的影响</p><p>例如,随着大气变暖,云很可能会更具反射性,反映出更多的太阳能回到太空</p><p>但是,高云的热量捕获效应也可能随着变暖而增加,抵消了更多太阳能反射的影响所以这些云反馈的净效应非常不确定再次,重要的是要记住反馈过程不会推动气候变化相反,它们可以强调或缓和与外部影响相关的变化系统中经常引用对云的更改作为一个因素,它将使未来的变暖停止在我们可以应对的水平</p><p>然而,这个论点完全与另一个经常出现在博客上的论点不一致:地球在过去更热后一种说法是正确的;在地质过去,地球确实变得更热,特别是在温室气体浓度很高的情况下,我们非常清楚地知道,云不包含将未来变暖限制在对人类文明有利的水平的神奇机制</p><p>气候系统没有认识到会导致我们破坏的因素,也没有为自己的利益进行自我调节</p><p>针对气候变化提出的另一个论点是“缺乏气候强迫”气候强迫是一种外部机制,如大型火山爆发,这可以改变气候系统并导致变暖或降温这些与反馈截然不同,但经常在网络上混淆“缺乏气候强迫”的论点认为气候科学家已经完全拙劣地理解了推动和拉动气候系统的因素</p><p>他们忽略了一些非常重要的额外机制,这些机制或者解释了20世纪y改变或限制未来变暖再次,未来变暖到良性水平的自然限制是不诚实的 但是,当谈到解释20世纪的变化时,“失去强迫”的想法是否有任何信任</p><p>博客圈中较为流行的“缺失强迫”之一是宇宙射线假说</p><p>基本命题是宇宙射线或来自太空的带电粒子(主要是质子),增强了高层大气中微小新粒子的形成云需要粒子(形成宇宙射线已经被提出作为一个有助于云形成的因素,并且增强了云的反射率宇宙射线作为一种缺失强迫的想法有点像这样......在20世纪之前,地球被更多的轰炸宇宙射线比现在更多这导致更大的云层覆盖和更高的云反射率这意味着地球表面的阳光更少,气候系统更凉爽在20世纪,太阳磁场的变化导致宇宙射线的减少到达地球,这反过来意味着更少的云更少的云意味着更多的阳光到达表面这个因果链被提出作为解释对于过去一个世纪的仪器测量的全球变暖趋势虽然观测不支持这一说法,但最近由欧洲核子研究中心的物理学家进行了一项有趣的实验,旨在提高我们对宇宙射线和云的认识</p><p>关于新粒子形成的实际科学(成核) )本身很有趣但是这个实验特别有趣,因为它在博客圈引起的反应,这些结果对气候变化科学的影响首先,我们来看看实验和研究人员发现的设计实验是在一个固定的相对湿度下保持一个室(屏蔽宇宙射线),然后在三个不同的温度(大约-20,5和20摄氏度,代表大气中上层和下层)引入浓度越来越高的硫酸硫酸是形成颗粒(硫酸盐气溶胶)的重要物质真实的气氛研究人员发现随着硫酸浓度的增加和温度的降低,新粒子的产生增加了宇宙射线屏蔽被消除,成核率增加了十倍</p><p>这是一个新的和新颖的结果更有趣的是尽管他们采取措施从腔室中排出所有其他物质,但有核颗粒都含有氮气,硫酸和水中不存在氮气他们发现氮气来自氨,这种氨以不可检测的量存在,但参与了在成核过程中,欧洲核子研究中心小组随后重复了这项实验,但这次向室中添加了少量(虽然可测量的)氨气</p><p>再次,宇宙射线导致成核速率增加了十倍</p><p>然而,氨的添加增加了成核率为100-1000倍因此,氨对生产来说显然非常重要新粒子和宇宙射线一样总而言之,这是一个结构良好的实验</p><p>结果为新粒子形成的初始阶段提供了前所未有的观察,并为从事大气成核的理论和计算机模型的科学家提供了宝贵的经验信息</p><p>现在让我们看看将我们的注意力转向博客圈,据称这些结果强化了近期变暖可归因于宇宙射线的假设;事实上,欧洲核子研究中心的实验表明,宇宙射线与大气中气溶胶的形成之间可能存在联系</p><p>实验并未证明宇宙射线对云生产有特殊影响</p><p>此外,实验没有表明宇宙射线的增加或减少会对气候造成可测量的影响此外,该实验并未证明20世纪宇宙射线的减少导致近期的全球变暖要评估宇宙射线对气候的影响,它们对云的影响需要权衡我们所知道的影响云层覆盖和云反射率的许多其他过程CERN研究人员在实验室中产生的粒子半径为几纳米(十亿分之一米)这些粒子被称为凝结核(CN) 在真实的大气中,在典型的条件下,粒子必须(至少)50纳米的半径作为云滴的“种子”这些粒子被称为云凝结核(CCN)凝结核变为一个CCN,能够播种云,它必须将其半径增加大约十倍,其体积增加1000倍CERN研究人员在实验室中观察到的CN浓度的增加是否也意味着CCN数量的增加</p><p>我们仍然不知道答案</p><p>此外,如果CCN从宇宙射线中显着增加,它是否提供与其他来源产生的CCN相当数量的CCN</p><p>有许多天然和人类气溶胶来源包括森林火灾,火山爆发和工业污染,所有这些都在大气中产生CCN事实上,大气中不存在CCN根据我们目前的理解,直接排放来自所有其他来源的CCN远远超过宇宙射线可能产生的CCN气溶胶粒子的变化与随后的反射率和云面积的变化之间的联系值得单独讨论但我们可以在这里总结卫星和上层大气测量表明,大气中颗粒的增加可以改变云的反射率</p><p>还有证据表明,气溶胶可以增加局部云量</p><p>如果云反射率或云量的全球增加或减少足够大,它们将影响地球的辐射预算就过去100年或更长时间的气候变化而言,我们目前的理解是观察到大气气溶胶的增加 - 主要来自工业污染和生物量燃烧 - 对气候产生了净冷却效应;部分抵消由于温室气体增加引起的变暖一些原因是由于气溶胶对太阳辐射的直接影响,有些是由于气溶胶对云性质的影响(气溶胶的所谓“间接”效应)但这种颗粒气溶胶消失后很长一段时间内温室气体仍会留在大气中</p><p>迄今为止,没有任何工作或令人信服的个别研究表明到达地球的宇宙射线量的变化对云的范围有明显的影响或云反射率也许是解释宇宙射线在解释20世纪变化中作用的最具决定性的证据,是对宇宙射线和云本身的直接观察</p><p>长期以来,人们已经认识到这一领域(与博客圈相对)近几十年来,宇宙射线在解释全球变暖的方向上是错误的,即使实验室中的关系可能是外推的对现实世界的影响,宇宙射线变化的影响更有可能使地球降温这也是事实,全球云层没有可观察到的下降趋势考虑到所有的证据,人们必须跳过许多环将宇宙射线作为20世纪气候的重要驱动因素所需的逻辑推理既不令人信服又未发表所以几乎没有证据表明观测到的全球变暖是由宇宙射线造成的</p><p>假设也刻意地忽略了大量证据显示增加二氧化碳是20世纪全球变暖的主要原因因此,网上的这种说法或许充其量是有希望的,最糟糕的错误信息将这些说法与最近在欧洲核子研究中心的工作联系在一起,对这些研究人员感兴趣和重要的结果造成了极大的损害</p><p>从整体来看,宇宙射线的影响不太可能对未来气候变化产生重大或重大影响e与所有提出的反对我们对增强温室效应的理解提出的论点一样,

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