维度网讯，美国哥伦比亚大学研究人员近日在《自然·地球科学》发表研究，揭示了地球高层大气因二氧化碳浓度上升而显著变冷的物理机制。这一现象作为气候变化的典型印记已被学界关注数十年，但其背后的精确物理学原理一直未被清晰阐明。

研究由哥伦比亚气候学院拉蒙特-多尔蒂地球观测站的博士后研究员肖恩·科恩主导，海洋与气候物理学研究教授罗伯特·平卡斯参与合著。团队通过迭代方法，将纸笔模型与综合模拟及观测数据反复比对，最终推导出符合实际的核心方程。

研究确定的核心因素是二氧化碳分子与红外光不同波段的相互作用方式。在大气低层，二氧化碳分子捕获热量产生温室效应；而在距地面约11至50公里的平流层中，空气稀薄，二氧化碳分子吸收下方红外能量后直接向外太空辐射热量，起到类似散热器的作用。自上世纪80年代中期以来，平流层温度已下降约2摄氏度，远超无人类排放情景下的理论降温幅度。

团队发现，并非所有红外波段对冷却的贡献都相同。某些处于适中范围的波段在向外辐射热量时效率更高，随着大气中二氧化碳浓度累积，这一高效区间会持续扩大。平卡斯对此评价道：“这解释了一个作为气候变化指纹存在数十年却始终未被理解的现象。”

科恩则表示：“我们已定性了解这一过程超过五十年，但此前并未真正理解驱动它的机械性细节。”研究同时量化了臭氧和水蒸气的作用，发现两者对平流层冷却的影响远小于二氧化碳。

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