今天，我们正在经历即使是全球温度的小幅上升也会对地球气候产生的巨大影响。现在，想象一下地球比今天热 20 到 30 华氏度。地球可能在遥远的过去的不同时间经历过这些温度，并且随着太阳继续变亮，数亿年后将再次经历这些温度。
在这些所谓的温室时期，人们对大气和气候的表现知之甚少。在一项新的研究中，哈佛大学的研究人员发现，在这些极端高温时期，地球可能经历了干燥循环，然后是数百英里宽的大暴雨，可能在几个小时内倾倒超过一英尺的降雨。
哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 环境科学与工程博士后研究员雅各布·西利 (Jacob Seeley) 说：“如果你今天看到一大片深热带地区，总有地方在下雨。”以及哈佛大学地球与行星科学系和该论文的第一作者。“但我们发现，在极其温暖的气候下，海洋的大部分地区可能会有好几天没有下雨。紧接着，忽然间，一场大暴雨几乎席卷了整个领域，倾盆大雨。然后它会安静几天，然后重复。”
“这种周期性的洪水循环是一种全新的、完全出乎意料的大气状态，”该研究的资深作者、SEAS 环境科学与工程戈登麦凯教授罗宾华兹华斯说。
这项研究不仅揭示了地球遥远的过去和遥远的未来，还可能有助于了解围绕遥远恒星运行的系外行星的气候。
该研究发表在《自然》杂志上。
在大气模型中，Seeley 和 Wordsworth 将地球的海面温度提高到了 130 华氏度，方法是添加更多的二氧化碳——大约是目前大气中数量的 64 倍——或者通过将太阳的亮度增加约 10% .
在这样的温度下，大气中开始发生令人惊讶的事情。当地表附近的空气变得非常温暖时，大气中的水蒸气吸收阳光会加热地表上方的空气并形成所谓的“抑制层”，这是一种阻止对流云上升到高层大气并形成雨云的屏障.
相反，所有蒸发都停留在近地表大气中。
与此同时，由于热量散失到太空，云在抑制层上方的高层大气中形成。那些上层云中产生的雨水在到达地表之前就蒸发了，所有的水都回到了系统中。
“这就像给一块巨大的电池充电，”Seeley 说。“在大气层高处有大量的冷却，在地表附近有大量的蒸发和加热，被这个屏障隔开。如果有什么东西可以突破这道屏障，让地表的热量和湿气进入凉爽的高层大气，就会引发一场巨大的暴雨。”
这正是发生的事情。几天后，高层大气暴雨的蒸发冷却侵蚀了屏障，引发了长达数小时的洪水。在一项模拟中，研究人员观察到六小时内的降雨量比美国一些热带气旋在几天内的降雨量还要多。
风暴过后，云层消散，随着大气电池充电和循环继续，降水会停止几天。
“我们的研究表明，气候系统中仍然存在很多惊喜，”西利说。“尽管海面温度升高 30 度远远超过人类引起的气候变化的预测，但将大气模型推向陌生的领域可以揭示地球的能力。”
“这项研究揭示了气候中丰富的新物理学，从行星的角度来看，它与当今的地球只有一点点不同。”华兹华斯说。“它提出了关于地球和其他行星的气候演变的重大新问题，我们将在未来多年内解决这些问题。”
