气候的熵产生率

作为气候诊断和预测指标，全球熵产生率一直受到持续关注，但其定义的模糊性限制了相关进展；气候系统不同的概念边界导致不同的内部产生率。本文描述、估算并研究了三种可行的选项，其中两种——物质熵产生率和总辐射（此处称“行星”）熵产生率——已得到充分确立，第三种近期才被考虑但显得很有前景。这一新选项被称为“传输”熵产生率，它包含气候内所有传递热量的不可逆过程（辐射与物质），但不包含与太空辐射交换所涉及的过程。在三种模式气候中的估算将物质率置于 $27$-$48$ mW/m$^2$K 范围，传输率 $67$-$76$ mW/m$^2$K，行星率 $1279$-$1312$ mW/m$^2$K。通过在简单辐射-对流模式中计算它们对气候变化的响应，探查了各率的气候相关性。温室效应增强导致物质与传输熵产生率显著上升，但对行星率无直接影响。当由反照率改变强制产生相同地表温度升幅时，物质与传输熵产生率增加较缓，行星率亦显示上升。这与太阳辐照管理相关，因其表明通过反照率改变来逆转温室气体介导的气候变化的困难。我们认为传输视角在气候系统中具有特殊意义，值得更多关注。