植树造林是最简单、最有吸引力的自然气候解决方案之一，但树木对大气温度的影响比我们想象的要复杂得多。
科学家们提出的一个问题是，在北美或欧洲等中纬度地区重新造林是否真的会使地球变得更热。由于反射率较低，森林会吸收大量的太阳辐射，反射率是衡量表面反射阳光能力的指标。在热带地区，低反照率被茂密的全年植被吸收的二氧化碳较高所抵消。但在温带气候中，令人担忧的是，太阳捕获的热量可能会抵消森林通过从大气中去除二氧化碳而提供的任何冷却效果。
但普林斯顿大学研究人员的一项新研究发现，这些担忧可能忽略了一个关键组成部分——云。他们在《国家科学院院刊》上报告说，与森林地区相关的更密集的云层意味着重新造林在冷却地球大气层方面可能比以前认为的更有效。
“主要的是，由于反照率问题，没有人知道在中纬度植树是好是坏，”通讯作者、普林斯顿大学土木与环境工程教授、高梅多斯环境研究所的 Thomas J. Wu '94 教授 Amilcare Porporato 说。 . “我们表明，如果人们认为云往往在森林地区更频繁地形成，那么在大面积种植树木是有利的，应该出于气候目的而这样做。”
任何在炎热的天气里感觉到云从太阳上空掠过的人都知道，白天的云对地球有冷却作用——尽管是短暂的。除了直接遮挡太阳外，云还有很高的反照率，类似于冰雪。然而，众所周知，云很难研究，并且在许多研究自然气候变化减缓的有效性的研究中被大大低估，包括重新造林，Porporato 说。
为了在云覆盖的背景下考虑重新造林，Porporato 与主要作者、普林斯顿土木与环境工程研究生 Sara Cerasoli 以及南京信息科技大学助理教授 Jun Ying 合作，此前他是该领域的博士后研究员。 Porporato 的研究小组。他们的工作得到了 HMEI 的碳减排倡议的支持。
Porporato 和 Yin 之前曾报道，气候模型低估了每日云周期的冷却效果。他们去年还报告说，气候变化可能导致西南部等干旱地区的每日云覆盖率增加，这些地区目前是太阳能发电的理想选择。
在最新的研究中，Cerasoli、Porporato 和 Yin 通过将 2001-10 年云覆盖的卫星数据与与植物与大气相互作用相关的模型相结合，研究了植被对中纬度地区云形成的影响。
研究人员模拟了不同类型植被与大气边界层(大气的最低层并直接与地球表面相互作用)之间的相互作用，以确定云的形成是否受到植被类型的不同影响。他们专注于 30-45 度纬度范围内的地区，大致从亚热带到中西部北部等半北方地区。他们考虑了重新造林(恢复失去的树木覆盖)和植树造林(需要在以前没有树木的地区种植森林)的影响，尽管这可能会带来其他环境成本。
研究小组发现，对于中纬度地区，云的冷却效果——结合碳固存的效果——超过了森林地区吸收的太阳辐射。
模型表明，与草原和其他植被较短的地区相比，森林地区的云形成更频繁，而且这种增强的云形成对地球大气产生了冷却作用。研究人员从卫星数据中观察到，云也往往在下午早些时候在森林地区形成，这导致云覆盖持续时间更长，云将太阳辐射反射离开地球的时间更长。
研究结果可能有助于制定重新造林和农业用地分配政策——东部或东南部等潮湿的中纬度地区非常适合重新造林和植树造林，但对农业也很有吸引力。研究作者报告说，一种方法是将中纬度重新造林与不适合重新造林的地区的耐旱作物分布相结合。
然而，作者敦促我们在从科学到政策的跨越时必须谨慎。“我们不能只考虑气候变化，还必须考虑其他因素，例如生物多样性以及粮食生产也需要土地这一事实，”Cerasoli 说。“未来的研究应该继续考虑云的作用，但应该关注更具体的地区并考虑他们的经济。”
“第一件事是不要让事情变得更糟，”Porporato 补充道。“地球系统中有很多东西是相互系的。例如，水循环和气候之间相互作用的性质意味着，如果你改变一件事，就很难预测系统的其他部分将如何受到影响。”
论文“中纬度造林和再造林的云冷却效应”于 8 月 9 日发表在《国家科学院院刊》上。