气候变化将如何影响大气中三维递减率的分布?

Question

递减率是温度随高度下降的速率。所谓“3D”分布，我指的是在所有纬度、经度和高度上的分布。

气候变化对极地的递减率的影响会比热带更大吗?湿度增加是主要原因吗，还是还有其他原因?

Answer 1

斯通和卡尔森，1978年提示递减率取决于纬度(即入射角和阳光强度)和压力，而不是温度。正是阳光模式驱动了环流模式，而环流模式是气温随海拔变化的主要影响因素:

在以湿对流为主的低纬度地区，递减率与湿绝热递减率基本一致;而在斜压涡为主的高纬度地区，斜压调整的临界递减率与斜压调整的临界递减率非常接近。

由于太阳能的作用，纬度决定了每天的温度变化。这让我相信，平均温度的变化(由于气候变化)不会像纬度引起的太阳入射(不会随着全球变暖而变化)那样影响递减率。然而，温度升高引起的湿度增加的潜在影响仍然存在。

华盛顿州破碎地形的渐减率测量分析(Minder, Mote, Lundquist, 2010)显示了拉尼尔山迎风面和背风面湿润和干燥条件的差异。按季节计算上山的递减率可以得出这张图:

有三个不同的数据集:纯黑色在a和b上是相同的，是2006-2007年逐月递减率的测量值。来自a的带圆圈的灰色数据集和来自b的带三角形的灰色数据集是来自不同来源的两个历史数据集。每个数据集中的虚线位于山的背风(干)面，实心位于迎风(湿)面。

正如你所看到的，这三个数据集中都存在季节性方差;当太阳在夏季接近头顶时，失效率就上升了。还请注意，对于背风数据，在6月，当太阳在天空中最高时，递减率达到峰值，而不是7月和8月，当温度很高时。这加强了太阳角度比温度更重要的论点。

然而，另一个相关数据是，山的湿侧的年递减率变异性明显小于干侧。这意味着，由于全球变暖导致的湿度变化确实会引起递减率的变化。

综上所述，我认为气候变化导致的温度变化不会显著改变递减率;但是湿度的变化会。然而，由于气候变化引起的湿度变化可能比全球范围内的温度升高更具有局部性和可变性，因此递减率的变化也应该是局部性和可变性的。

因此，直接回答这个问题，“3D”的下降率变化可能并不显著，因为在所有纬度、经度和高度上都不会有一个清晰的全球趋势。但是，根据当地湿度的变化，局部变化可能很大。