对流层建模

安迪·梅和菲利普·穆赫兰

IGRA2 无线电探空仪 1991-2025 年平均值（10 hPa 区间，10° 纬度切片）显示观测到的对流层中层温度与 CMIP 5 和 6（耦合模型比对项目，参见 IPCC，2021）集合平均值之间的系统差异，如 McKitrick & Christy (2020) 和 Po-Chedley 等人所示。 （2022）。正如此处所讨论的，CMIP 模型与观测结果之间的差异在热带地区最为明显。虽然已经提出了多种原因，例如过多地重视额外二氧化碳的变暖效应、异常云反馈或恶劣天气气球数据（IPCC，2021，第443页），但没有人真正知道为什么它们在再现对流层温度剖面方面如此糟糕。

在之前的文章中（请参阅此处和此处），我们重点关注使用基于湿绝热理论的模型对对流层进行建模，该方法类似于 CMIP6 中使用的方法。我们的方法具有三个自由变量：表面温度、表面露点和总体递减率。这些模型很好地再现了观测到的热带气温和露点，最高可达 250 hPa（约 10.6 公里）。这些模型不需要任何其他输入，例如温室气体水平或大气顶部进出的辐射测量。但在~250 hPa 以上，它们表现不佳。这开启了这样一种可能性：250 hPa 以下的热带地区的大气温度分布仅取决于地表条件；但高于这个高度，就需要不同的模型和不同的力。

对流层结构

摩尔密度交点

摩尔密度交点的关键测量（1991-2025 年平均值）

纬度切片（- 为南）

平均温度 °C

平均高度（米）

平均相对湿度 (%)

平均比湿度 (g/kg)

平均压力 (hPa)

平均摩尔密度 (mol/m)

-70

-59.9

8,624.3

32.0

0.02

288.2

16.5

-60

-57.0

8,731.7

32.5

0.03

290.5

-50

-51.7

9,404.6

31.9

278.5

15.5

-40

-52.2

10,359.2

23.9

251.9

14.1

-30

-53.9

11,650.2

14.4

0.01

213.7

12.4

-20

-59.6

13,219.3

15.7

173.4

10.5

-10

-66.2

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