摘要：一阵风吹过撒哈拉沙漠，将一粒尘埃抛向空中。在接下来的一周里，这粒尘埃随着大气气流飞越半个地球，沿途将点点阳光反射回太空。其他随风飘荡的尘埃颗粒则随气流上到格陵兰岛，在那里它们点缀着冰川，加速冰川融化；下到亚马逊雨林，为雨林的土壤提供养分。但这粒尘埃悬浮在佛罗里
气候科学家如何预见未来
过去60年来，科学家们在构建地球计算机模型以预测未来发展方面取得了很大成功。人类有史以来最雄心勃勃的项目之一如今已到达关键时刻。
经过扎克·萨维茨基特约撰稿人
一阵风吹过撒哈拉沙漠，将一粒尘埃抛向空中。在接下来的一周里，这粒尘埃随着大气气流飞越半个地球，沿途将点点阳光反射回太空。其他随风飘荡的尘埃颗粒则随气流上到格陵兰岛，在那里它们点缀着冰川，加速冰川融化；下到亚马逊雨林，为雨林的土壤提供养分。但这粒尘埃悬浮在佛罗里达东海岸的天空中，如同一颗种子，水蒸气在它周围凝结，形成云朵。尘埃随后随雨滴落回地球，落入大西洋，为浮游植物提供铁元素。这些漂浮的生物绽放出荧光般的绿色漩涡，吸收着世界各地工厂和发电厂排放的二氧化碳。
如此一来，一粒尘埃的轨迹便描绘出跨越距离和尺度，连接地球各个部分的交织过程。“它展现了世界是如何真正地联系在一起的，”玛蒂娜·克洛斯说道。（打开新标签页）他是德国卡尔斯鲁厄理工学院的气溶胶科学家。“这恰恰证明了我们所处环境的复杂性。”
几个世纪以来，人类一直试图理解地球错综复杂的运作方式。作为脆弱的生物，我们渴望掌控自然，或者至少能够掌控即将到来的天气和气候变化。但地球如同一头混沌的巨兽，对无数细微之处都异常敏感；我们不可能追踪到每一粒尘埃。气候建模的挑战就在于此：建立一个能够简单而有效地捕捉地球行为本质的地球表面和大气计算机模型。“气候建模的目标实际上是构建一个模拟的地球，”艾斯拉·辛普森说道。（打开新标签页）是美国国家大气研究中心的大气科学家，他绘制的地球模型是该星球的粗粒度副本，被精简为“我们认为相关的过程”。
过去60年来，这项努力已结出硕果。一代又一代的科学家毕生致力于打造日益复杂的行星模型。地球的计算机模型帮助我们重建了过去的时代，预测了长期的天气趋势，最重要的是，让我们了解人类活动如何改变气候。
从最初的计算机模拟开始，气候模型就表明化石燃料燃烧释放的二氧化碳会显著导致地球变暖。此后几十年，更先进的模拟表明，全球变暖可能引发各种灾难，从热浪、超级风暴到荒漠化和生态系统崩溃。根据联合国汇编的模拟结果（打开新标签页）本世纪地球气温将升高 2.6 至 3.1 摄氏度。地球上一次达到如此高的温度大约是在300 万年前。（打开新标签页）在上新世时期，火灾肆虐北极（打开新标签页）海平面比现在高出约 50 英尺。
一场沙尘暴席卷摩洛哥撒哈拉沙漠的埃尔切比地区。每年有数十亿吨沙尘被卷入大气，对气候产生复杂的影响。
帕夫利哈/iStock
随着那些令人恐惧的未来预言越来越近，细节也越来越精确。气候科学家们已经到达了一个关键时刻，他们的预测正在得到证实，这使得他们能够重新校准和完善他们的模型。“我们实际上一直在预测那些我们很长时间内都无法看到的世界，”蒂芙尼·肖说道。（打开新标签页）芝加哥大学气候动力学家和地球物理学家。观察气候变化的影响在现实世界中显现，既验证了这些模型的有效性，也凸显了它们的缺陷。现在，建模者正在探索新的方法，以期催生出能够做出更精准区域预测的下一代细粒度模型。
随着气候模型进入关键的完善阶段，这项工作面临着迄今为止最大的挑战。自上任以来，特朗普政府一直在对美国的研究生态系统进行围攻，尤其专注于破坏追踪地球气候的探索。数十年来的研究工作岌岌可危，因为政府剥夺了（打开新标签页）资金、勇气（打开新标签页）机构，灌木丛（打开新标签页）资源和埋藏（打开新标签页）数据集。“这是一场全面性的破坏，而且是无法挽回的，”比约恩·史蒂文斯说（打开新标签页）气候科学家、德国马克斯·普朗克气象研究所所长。“这完全是一个关乎生存的威胁。”
人类在很大程度上成功地以数字化方式重建了地球，以便探寻未来将会如何。如今，一些人对这个答案并不满意，他们试图拔掉这台机器的电源——而另一些人则努力完善它。
数千年来，气象预报员们一直在努力寻找相关因素。例如，古埃及人曾一丝不苟地追踪天狼星，认为它是一位丧偶的女神，她的眼泪导致了尼罗河的泛滥。
最终，我们终于理解了自然现象的真正驱动因素。英国博学家刘易斯·弗莱·理查森率先尝试运用物理定律模拟天气系统。第一次世界大战期间，在法国担任急救车司机的轮班间隙，理查森计算了当地天气在六小时内的变化情况，计算方法始于1910年某个早晨气象气球观测到的大气条件。他花了数周时间完成纸笔计算，抱怨说那里的大气与伦敦相似，因为两者都发生了太多事情，以至于任何人都无法真正关注。由于观测质量不佳，他的计算结果并不准确，但这却推动了研究的进展。（打开新标签页）理查森表示希望“也许在不久的将来，计算的进步速度能够快于天气的进步”。
那一天的到来源于第二次世界大战。在美国军方的资助下，数学家约翰·冯·诺依曼参与开发了第一台通用数字计算机——ENIAC。它的首批应用之一是天气预报。1950年，冯·诺依曼与同事们建立了一个简单的北美大气模型，几乎实现了理查森的梦想：只需24小时就能计算出24小时的天气预报。
随后，冯·诺依曼在新泽西州普林斯顿高等研究院的同事诺曼·菲利普斯将数值天气预报提升到了一个新的水平。菲利普斯的灵感来自于最近的“洗碗盆”实验。在实验中，科学家们加热装满液体的洗碗盆的外缘，同时冷却盆的中心，以模拟地球赤道和两极之间的温差。值得注意的是，这个简单的实验竟然能够有效地捕捉到全球风场的模式。“人们几乎不得不得出这样的结论：至少大气环流的总体特征是可以预测的，而无需详细地描述加热和冷却的过程，”菲利普斯写道。（打开新标签页）他构建了一个圆柱形大气层的简易计算机模型，同样可以重现真实的风循环模式。
他的同事约瑟夫·斯马戈林斯基（Joseph Smagorinsky）后来建立了一个联邦研究所，后来被称为地球物理流体动力学实验室（GFDL），致力于将菲利普斯的方法发展成一个成熟的地球大气全球计算机模型。斯马戈林斯基注意到了东京大学研究生真锅秀郎（Syukuro Manabe）的工作，并招募他加入自己的实验室。
Manabe 擅长以简化地球过程的方式捕捉关键要素。首先，他模拟了辐射如何沿着太阳和地球表面之间的一根柱子上下移动：太阳光线将能量传递到地球，地球将一些热量辐射回太空，剩余的能量使地球大气层运动。他专注于平衡这张能量电子表格。“Manabe 意识到这是理解气候的关键，” Tapio Schneider说。（打开新标签页）他是加州理工学院的气候科学家，研究生时期与真锅在GFDL共事。到1965年，真锅已将这一前提构建成一个3D大气计算机模型。模型中，下方的行星被极度简化——只是一个光滑的球体，没有地形或海洋。但仔细观察，该模型的运行方式与我们的星球大致相同，例如，它捕捉到了暖空气如何在赤道上升，并形成水手经常搁浅的无风“赤道无风带”。
“很多人认为你必须建立一个尽可能真实地模拟自然的模型，”Manabe说（打开新标签页）几十年后。但“模型越复杂，就越难找出它发生故障的原因。”
他的开创性方法依赖于一个关键假设：无需精确了解所有小规模天气事件，即可推断出大规模气候过程。遵循菲利普斯的方案，真锅将他计算机化的三维大气模型分解成一个个粗略的方框网格。在每个方框内，他设定了温度或压力等属性的统计估计值。然后，他利用控制流体流动的方程来计算流体和能量如何在方框之间迁移。该模型能够出色地捕捉全局属性。
真锅的模型提供了一种测试温室效应的方法——温室效应是一个百年历史的观点，即某些气体会吸收热量，否则这些热量会从地球辐射回太空。
通过改变模型大气的成分，真锅注意到全球气温对二氧化碳的反应非常剧烈。“结果证明，我改变了正确的变量，并最终获得了成功，”他后来回忆道。在1967年一篇具有里程碑意义的论文中（打开新标签页）他和理查德·韦瑟拉德计算了如果大气中的二氧化碳含量增加一倍，地球将变暖多少。这个想法可以追溯到近一个世纪前瑞典物理学家斯万特·阿伦尼乌斯。二氧化碳在大气中的气体中只占极小的一部分，但真锅和韦瑟拉德估计，二氧化碳浓度增加一倍将使地球升温约2.3摄氏度。这与今天的估计值非常接近。（打开新标签页）预计全球气温将升高约 3 度，科学家认为到 2100 年就会达到这一水平。Manabe 和 Wetherald 还预测了此次二氧化碳驱动的全球变暖的一个明显迹象：大气最底层（温室气体堆积之处）将变得更热，而其上层将变得更冷。
塔皮奥·施耐德是众多致力于改进格点尺度以下云层及其他过程建模的气候科学家之一。在加州理工学院，他开发了一种新的气候模型，可以更高效地利用真实数据进行自动校准。
萨布丽娜·皮尔扎达
Manabe 最初的模型忽略了海洋，海洋约占地球表面的 70%，因此他努力将自己模拟的旋转天空与同事 Kirk Bryan 的翻腾海洋模型结合起来。1969 年夏天——人类首次踏上月球的几周前——Manabe 和 Bryan 重建了地球。在他们模拟的星球上，云层释放出雨水，雨水冻结成冰山，冰山融化后流入河流，浸湿土壤，蒸发后重新回到大气层。
该模型对我们星球的预测有很多错误，海洋-大气联合系统从未达到稳定的平衡状态。尽管如此，“这是第一次可以说你拥有了一个类似于真正的气候模型，”大卫·兰德尔说。（打开新标签页）科罗拉多州立大学大气科学家，他领导了一项审查（打开新标签页）上个世纪地球系统建模努力的巅峰之作。这项模拟是人类有史以来最雄心勃勃的项目之一中的一个重要里程碑，后来真锅获得了2021年诺贝尔物理学奖。“然后，”兰德尔说，“一切就此开始。”
当真锅和布莱恩在普林斯顿的GFDL（该实验室于1968年从华盛顿特区迁至此）运行他们的耦合模型时，类似的努力已在全美各地涌现。在另一海岸，加州大学洛杉矶分校的耶鲁·明茨招募了另一位来自东京的研究生荒川昭夫。当真锅的思绪飘忽不定时，荒川的思绪却在地面上。他专注于开发复杂的方法来处理网格盒内的小尺度效应——他工作非常勤奋，甚至有一次都没注意到自己的废纸篓着火了。当时，许多模拟在运行几周后就会出问题，因为网格点的舍入误差人为地放大了大气波动。荒川设法从数学上控制了这些不稳定性，他的方案至今仍是现代模型的基石。
这些并行的努力使得模拟逐渐变得更加详细——也因此，人们注意到了那些需要修补的漏洞。“当模型的分辨率开始提高时，他们发现它们变得不那么真实了，”艾萨克·赫尔德说。（打开新标签页）普林斯顿大学大气与海洋科学家，曾在GFDL研究生院Manabe的指导下工作。在一个例子中，在更精细的分辨率下，喷射气流（一种环绕地球的快速气流）在模拟中迁移到了错误的位置。研究人员通过考虑地球表面的粗糙度来帮助平衡这种影响，纠正了“原始模型中意外取消的错误”，Held说。
从1979年左右开始，NASA开始系统地利用卫星观测地球，这“极大地提升了我们观测地球的能力”，NCAR的科学家辛普森说道。轨道天文台提供了对地球表面、海洋、冰盖和大气的实时观测，从而改进了模型。科学家可以监测大气中热量和水分的运动，并直接测量地球返回太空的辐射量。
不久之后，气候模型走出实验室，进入公众视野。自从真锅发表二氧化碳倍增论文以来，科学家们逐渐意识到温室效应会在多大程度上使地球变暖并加剧天气波动。（由于暖空气含有更多水分，地球温度升高意味着干旱和风暴更加频繁。）与此同时，欧洲的研究人员正在学习从随机的天气波动中梳理出变暖信号。马克斯·普朗克气象研究所的海洋学家克劳斯·哈塞尔曼开发了一种统计方法，用于分离不同气候驱动因素（例如火山爆发和化石燃料燃烧）的“指纹”——这项工作最终使他与真锅共同获得了诺贝尔奖。这一观点在观测结果得到强化后得到了证实。（打开新标签页） 反映（打开新标签页）Manabe 预测，人类导致的气候变暖将导致高层大气冷却。
1988年，一场灾难性的热浪和干旱席卷美国，造成数千人死亡，经济损失超过800亿美元。国会向科学家寻求答案。真锅与时任美国国家航空航天局戈达德太空研究所所长的詹姆斯·汉森一起在参议院委员会作证。汉森解释说，1988年有望成为有记录以来最热的一年，他可以99%肯定地说，引发极端天气事件的全球变暖是真实存在的。“温室效应已经被探测到，它正在改变我们的气候，”汉森说。
1988年6月23日，时任美国国家航空航天局戈达德太空研究所所长的詹姆斯·汉森在国会作证，阐述温室效应在造成当时有记录以来最热年份中所起的作用。《纽约时报》的头条是“专家告诉参议院，全球变暖已经开始”。这张照片拍摄于汉森次年返回国会山时。
丹尼斯·库克/美联社
同年晚些时候，联合国成立了政府间气候变化专门委员会（IPCC）。自此以后，世界各地的气候科学家定期召开会议，比较各种模型，并就全球政策提供建议。IPCC 进一步推动了模型构建者的合作和迭代。各机构的研究人员开始为数百名其他气候科学家可以用来进行实验的社区模型做出贡献。科学家们系统地探索和比较他们的预测，将多个模型组合运行，同时略微改变输入条件或设置，以评估气候结果的范围。
所有这些模拟的核心都是真锅范式。“我们在做几乎同样的事情方面已经做得更好了，”兰德尔说。气候模型师们逐渐缩小了网格，并加入了更复杂的效应，比如大气尘埃的影响。（打开新标签页）。
然而，随着气候科学家们齐心协力，他们的模型也越来越精细，一件有趣的事情发生了。这些数字世界开始以微妙但重要的方式与我们真实星球的行为产生分歧。
气候模型已经对地球气候的广泛特性做出了可靠的预测，例如北极变暖的速度和全球平均气温的上升。然而，正如加文·施密特所说，“很少有人生活在北极，也没有人生活在全球平均气温范围内”。（打开新标签页）气候学家、美国宇航局戈达德太空研究所所长赫尔德表示：“气候变化的影响正在地方层面逐渐显现。” 当前一代气候模型可以回答有关局部或区域现象的具体问题，但问题是，许多更详细的预测已被证明是错误的。“我们看到各种趋势开始显现，这些趋势与模型的预测不同，”赫尔德说。
最显著的差异之一发生在热带太平洋，它从印度尼西亚延伸到厄瓜多尔。与模型预测相反，该区域西侧的海洋温度相对于东侧有所升高。这一偏差至关重要，因为这片海域产生的大气波动与从加利福尼亚到非洲的干旱有关。因此，模型对该区域的预测会影响全球的气候政策。
此外，与所有气候模拟形成鲜明对比的是，科学家们最近发现湿度水平意外下降（打开新标签页）在非洲南部和美国西南部。急流比预期的要强（打开新标签页）西欧极端高温天气的增长速度比预期的要快（打开新标签页）.模型也未能预测（打开新标签页）2023 年全球平均气温将比以往上升多少。
芝加哥大学的肖和马克斯·普朗克研究所的史蒂文斯在今年发表的一篇论文中指出，这些差异最终导致了“另一场气候危机（打开新标签页）”：标准建模模式的崩溃。“常规做法在某种程度上已经失去了解释力，”史蒂文斯说。
迄今为止，所有气候模型都依赖于真锅的假设，肖和史蒂文斯称之为“大尺度决定论”：即认为精细尺度过程可以近似地与大尺度气候特征相符。但他们和其他研究人员认为，现在是时候重新审视这一气候建模的基本原则了。为了回答我们现在向模型提出的更详细、更局部的问题，“我们需要重新思考如何处理格点尺度以下的过程，”施耐德说。
史蒂文斯一直致力于将网格尺寸大幅缩小至约一公里宽。（目前全球模型的标准尺寸约为100公里。）他认为，这一尺度代表着一个关键阈值，可以解析重要的“中尺度”过程，从雷雨云到海洋涡旋，这些过程此前都是用其平均效应来表示的。为了捕捉地球系统的细微差别，史蒂文斯主张尽可能地减少估算，并尝试从始至终运用物理学。最近，他在马克斯·普朗克研究所的团队成功运行了一个一公里长的模型，该模型包含了碳循环和气溶胶效应等复杂过程，可以在24小时内模拟90天的天气变化。
“能够解析中尺度天气系统具有变革意义，”兰德尔说。“60年来，我们一直无法表征这些天气系统，尽管它们是最重要的天气系统之一。”
但研究人员警告称，超高分辨率建模并非万能药。首先，我们距离拥有足够的计算能力来运行如此精细的模型，满足长期运行和大量迭代的需求，辛普森说道。“这是一个全新的领域。我认为这并非我们应该遵循的唯一路径。”
一个似乎有望真正改变气候建模模式的工具是人工智能。虽然人工智能尚未像改变天气预报那样改变气候模拟，但（打开新标签页）通过改进统计表征和自动化模型调整，它开始帮助提高现有气候模型的效率。一些行业机构，包括西雅图艾伦人工智能研究所的一项研究，目前正尝试完全利用人工智能模拟气候。“其中没有任何内容与我们之前的范式有明显的联系，”肖说道。她表示，尽管这些模型似乎能够很好地捕捉大气，但研究人员尚未成功将它们与海洋结合起来，也无法超越人造模型。
与此同时，肖正致力于理解现有模型为何出错——即使它们彼此一致。“模型一致性更像是一种黄金标准，而不是真正理解模型为何一致，”她说道。她专注于分层建模，这涉及模糊或关闭模型中的某些特征，以揭示底层的本质过程。“我们需要能够解释我们为什么错误，就像解释我们为什么正确一样。”
对模型构建方式的关注代表了该领域视角的根本转变。“气候科学家通常不喜欢谈论他们不知道的事情，因为这些知识常常被利用来质疑他们已知的知识，”史蒂文斯说。
他认为，气候模型的完善程度远不如社会对其核心理念的回应重要。为此，他帮助发起了一项名为“目的地地球”的欧盟倡议，旨在将气候模型从象牙塔中带出来，交到政策制定者和公众手中。“分辨率更高的模型并不会给你带来更好的气候政策决策，”威尔科·哈泽莱格说道。（打开新标签页）他是乌得勒支大学的气候科学家，他也帮助建立了“地球目的地”项目。
哈泽莱格对向政府决策者传达气候模型预测的缓慢流程感到沮丧——这个过程通常需要十多年，他说。“目的地地球”正在开发一系列可操作的地球“数字孪生”——具有公里级分辨率的全球气候模拟，下游用户，例如风电场运营商和城市规划者，可以直接与之交互，并有望用于制定战略。
长期以来，气候学家们一直对他们模型发出的可怕警告与世界各国领导人制定的克制政策之间的脱节感到苦恼。汉森在1988年作证后，因参与气候抗议活动而多次被捕。“目前的形势科学依据很明确——是时候让政治行动跟进了，”他写道。（打开新标签页）在2012年的一篇专栏文章中，他批评奥巴马政府在遏制碳排放方面犹豫不决。“我们不能再等了。”如今，三届总统任期过后，紧张局势急剧升级。
克莱尔·辛格出身于一个享有盛誉的学术世家。她最近在加州理工学院获得了博士学位，师从施耐德，而施耐德的师从赫尔德，赫尔德的师从真锅。“我的科研成长经历充满了GFDL的传奇故事，”她说道。获得博士学位一年后，她在实验室找到了梦寐以求的工作。
她的任务是帮助未来的模型更好地模拟云层，而云层仍然是模型中最大的不确定性来源之一。云层对气候有着巨大的影响。但它们反射的阳光量和降水量取决于每个水滴中心的微小颗粒，例如花粉、盐、烟尘、微生物或撒哈拉沙漠尘埃——而这些是全球模型永远无法捕捉到的。辛格正在开创一种新技术，结合小规模模拟，追踪单个颗粒，以更好地确定云层相互竞争的变暖和冷却效应。
2月27日，辛格在GFDL任职仅四个月，就收到了一封解雇邮件。办公室里的几位同事也看到了同一条信息。当天，美国国家海洋和大气管理局（GFDL的上级机构）近800名员工被解雇。“当时一片混乱，”实验室的被解雇员工之一、气候科学家扎卡里·拉贝说道。
去年，拉贝全职加入 GFDL，协助预测极端天气事件时，“这曾是整个生态系统中最稳固的研究职位之一”。然而，当当时由埃隆·马斯克领导的政府效率部以减少联邦官僚机构浪费的名义开始进行裁员时，情况迅速发生了变化。3月中旬，在联邦法院签发限制令阻止解雇后，被解雇的 NOAA 研究人员暂时复职——但几周后，该限制令被废除，他们又被重新解雇。
对研究人员来说，气候建模发源地的解体令人痛心。“我认为那个实验室是我们世界文化遗产的一部分，”史蒂文斯说。“你们看到的是，他们有意识地试图摧毁那些在某种程度上构成现代社会基石的机构。” 但 GFDL 只是特朗普政府对气候建模乃至更广泛的科学攻击的一个缩影。自今年 1 月以来，该政府已取消了数十亿美元的研究经费，并解雇了数千名联邦科学家。它还（打开新标签页）两份开创性的气候报告被提议废除（打开新标签页）环境保护局发现温室气体危害公众健康，并驱逐（打开新标签页）施密特在NASA戈达德太空研究所的整个团队都搬离了办公室（尽管租金很可能要到2031年才能付清）。“现在发生的事情毫无道理，”赫尔德说。“我认为这是一场悲剧。”
5 月，特朗普政府发布了（打开新标签页）其2026财年预算请求要求将国家科学基金会和NASA的科学预算削减一半以上。美国政府提出的NOAA预算已发布（打开新标签页）几周后，该机构又提议彻底撤销其科研部门，解雇1000多名员工，并关闭包括GFDL在内的十几家机构。提案中写道：“随着此次裁员，NOAA将不再支持气候研究经费。”
“拟议的预算对科学来说是一场灾难，”一位因担心遭到报复而要求匿名的联邦高级科学家表示。“它几乎关系到所有机构正在开展的所有工作。”如果科学家的请求（打开新标签页）如果预算不足且国会通过预算，该官员警告说，“天空将变暗。”
一些气候研究人员正在转向其他领域，而另一些人则在海外寻求工作。海外的努力可以弥补一些不足，但失去对世界领先气候研究生态系统的持续观测和联邦政府资助，将阻碍全球监测地球的合作努力。“美国过去非常重要，但现在却正在逐渐淡出人们的视野，”史蒂文斯说。“这对每个人来说都是一个挫折。”即使在2028年大选中有所调整，也可能无法弥补势头的中断。“拆掉一座建筑比建造它更快，”兰德尔说。
受影响最大的可能是处于职业生涯早期的研究人员。2月份被解雇的GFDL科学家重返就业市场后发现，许多大学和联邦实验室已经停止招聘。“这是对下一代科学家支持的崩溃，”拉贝说道。一位不愿透露姓名的被解雇联邦科学家表示，除了缺乏就业机会外，对气候科学的公然攻击还使一些处于职业生涯早期的研究人员陷入了“深深的生存危机”。这位研究人员补充道，气候建模“是我们社会所做的一件重要的事情”。“如果我所居住的国家不再重视这一点，那意味着什么？”
今年5月，几位早期职业气象学家和气候学家组织了一场线上直播集会。连续100个小时，超过200名科学家展示了他们的研究成果，并解答了公众的疑问。在这四天里，观众们给国会议员打了7000多个电话，敦促他们优先资助天气和气候科学。直播结束时，组织者之一乔纳·布洛赫-约翰逊发表了讲话。（打开新标签页）塔夫茨大学气候科学家称，资金削减是“我们自身正在酝酿的非自然灾难”。他鼓励听众继续惊叹地球系统的复杂性——去欣赏云朵如何在天空中舞动，以及水流如何涨落。“这门科学属于你们，”他说，“它是我们所有人赖以生存的这个世界的科学。”
2014年，一阵强风袭击了撒哈拉沙漠，将一团尘埃云吹入大气层。经过几天的飞行，一些尘埃颗粒落在了法属圭亚那沿岸北大西洋的一个浮标上。科学家们收集了这些样本，并在实验室中进行分析，发现其中一些颗粒非常巨大——比他们认为可能被吹到海外的最大颗粒还要大15倍。
“我们都很奇怪，它们怎么可能在空中悬浮这么久？”卡尔斯鲁厄研究所气溶胶科学家克洛泽说道。过去几年，她和同事们意识到，这些超粗颗粒约占大气尘埃总量的85%。（打开新标签页）。
虽然他们仍不确定这些巨型颗粒是如何传播到如此远的地方的，但他们确信它们代表着一个被忽视的气候变量。尘埃被认为主要反射阳光，而较大的颗粒则主要吸收阳光。一篇正在审查的新论文指出（打开新标签页）Klose 及其同事报告称，目前的模型低估了这些颗粒对地球能量平衡的影响，低估程度高达两倍，这引发了人们对尘埃是否像此前猜测的那样对气候产生整体冷却效应，或者它实际上是否加剧了气候变暖的质疑。这种不确定性至关重要，因为每年有超过 50 亿吨尘埃（约为吉萨大金字塔重量的 1000 倍）被排放到大气中。而且由于农业和其他土地利用方式的变化，尘埃排放量还在持续上升，目前大约翻了一番。（打开新标签页）自工业革命以来。
科学家们一直在努力更好地追踪尘埃的旅程，并更真实地模拟其对气候的影响。美国宇航局的地球观测系统运行着三颗卫星，用于追踪大气中尘埃的特性。但在特朗普的预算提案中，这三颗卫星都将被取消。
尽管如此，克洛斯决心密切关注尘埃。每隔几年，她就会带着微型铲子和巨型吸气机前往世界各地的沙漠采集样本。然后，她将这些样本运回她在德国南部的实验室和其他实验室，同事们将它们吹入一个金属容器中，研究它们如何刺激云的形成。这些结果会被直接输入到气候模型中，以更好地展现微小颗粒的变化如何影响整个地球的性质。
“显然，我们永远无法将其所有奇妙的美感都展现得淋漓尽致，”克洛斯说道。尽管如此，她仍表示，她的目标是在尘埃落定之前，尽可能多地了解地球那看不见的复杂性。“我们短期内不会放弃。”
来源：人工智能学家