Sự hút thu của bức xạ LW tăng theo hàm loga của phần trăm hơi nước, trong phương trình Clausius- Clapeuron cho biết một quan hệ hàm loga tăng trong việc giữ hơi ẩm với nhiệt độ. Từ tầng đối lưu và nhiệt độ bề mặt được kết hợp chặt chẽ( xem phần 3.4.1), những sự kiềm chế này dự đoán một phản hồi hơi nước dương mạnh nếu độ ẩm tương đối là đóng kín để không thay đổi. Hơn nữa, sự kết hợp phản hồi hơi nước- tỷ lệ nhiệt độ là mối quan hệ không nhạy cảm để thay đổi trong tỷ lệ giảm nhiệt độ làm không thay đổi độ ẩm tương đối (Cess, 1975) do bù những hiệu quả của hơi nước và nhiệt độ trên OLR (xem hộp 8.1). Việc hiểu những quá trình xác định phân phối và xác xuất trong độ ẩm tương đối (RH) là về trọng tâm để hiểu về phản hồi hơi nước-tỷ lệ giảm áp. Cho một xấp xỉ đầu tiên, GCM đóng vai trò duy trì một phân phối không đổi của RH dưới ảnh hưởng của khí nhà kính. Chính xác hơn, một vật nhỏ nhưng sự tăng RH lan rộng trong những mô phỏng GCM đặc trưng giảm sức mạnh phản hồi đã đối chiếu với một phản ứng RH hằng số (Col man, 2004, Soden và Held, 2006; Hình 8.14).
Trong lớp biên của hành tinh, độ ẩm được điểu khiển bằng việc nối lại mạnh mẽ với bề mặt, và quy mô rộng gần như không thay đổi phản ứng RH là không bàn cãi (Wentz và Schabel, 2000; Trenberth er al, 2005; Dai, 2006). Nói riêng trong phản hồi hơi nước của GCM là cũng liên quan lớn trong nhiều chí tuyến, bởi vì những xoáy nước quy mô rộng, chịu trách nhiệm cho làm ẩm tầng đối lưu, được chuyển rõ ràng, và giữ nhiều không khí tại phần quan trọng cho trạng thái bão hoà hàng năm (Stocker et al, 2001). Độ ẩm thay đổi trong trung nhiệt và phía trên tầng đối
khác của khí quyển (thí dụ., Held và Soden, 2000; Col man, 2001). Cho nên, nhiều nghiên cứu từ TAR đã tập trung trên phản ứng RH trong các vùng nhiệt đới( xem Bony et al., 2006 for a review), và nói riêng trong phản ứng ẩm của vùng này là trung tâm để tin tưởng trong lập mô hình phản hồi hơi nước.
Phân phối độ ẩm trong tầng đối lưu nhiệt tự do được xác định bởi nhiều nhân tố, bao gồm sự hạ nhiệt của hơi nước và làm ngưng tụ nước từ những hệ thống đối lưu và sự lưu thông không khí trên quy mô rộng. Những khu vực khô liên quan hạ xuống một quy mô rộng đóng một vai trò lớn trong việc làm lạnh LW nhiệt đới, và những thay đổi trong những khu vực đó hoặc độ ẩm có thể tiềm ẩn có một tác động quan trọng trên hơi lực phản hồi hơi nước (Pierrehumbert, 1999; lindzen et la., 2001; Peters và Bretherton, 2005). Cho phần phức tạp của quá trình điều khiển độ ẩm nhiệt đới, tuy nhiên, luận cứ vật lý có sức thuyết phục đơn giản về những biến đổi dưới việc nóng lên quy mô toàn cầu là rất khó chống đỡ, và việc kết hợp các mô hình và những nghiên cứu quan sát là cần thiết để đánh giá độ tin cậy của mô hình phản hồi hơi nước.
Trong sụ tương phản phản hồi mây, phản hồi hơi nước tích cực là một đặc trưng thiết thực của GCMs (Stocker et at ., 20001), được tìm thấy bên kia mô hình với nhiều những phối hợp khác nhau cho bình lưu, sự đối lưu và sự ngưng tụ của hơi nước. Quy mô trung gian phân giải cao (Larson and Hartmann, 2003) và những mô hình phân giải mây (Tomkín anhd Craig, 1999) chạy trên giới hạn lãnh thổ nhiệt đới cũng biểu lộ phản ứng ẩm phù hợp với phản hồi tích cực, mặc dù với những khác biệt trong chi tiết của những RH phía trên tầng đối lưu (UTRH) với nhiệt độ. Thí nghiệm với GCM đã tìm thấy phản hồi hơi nước mạnh từ không có cảm nhận đến những biến đổi lớn trong sự phân giải thẳng đứng, cũng như sự đối lưu biểu hiện bằng tham số và những sơ đồ đối lưu( Ingram, 2002). Những nghiên cứu mô hình này cung cấp dấu hiệu phản ứng RH tầng đối lưu tự do những mô hình kết hợp toàn cầu dưới việc ấm lên của khí hậu là không đơn giản một giả tưởng của GCMs hoặc sự phân tích GCM thô, từ những biến đổi tương tự rộng lớn đã tìm thấy trong phạm vi của những mô hình phức tạp khác nhau và mục tiêu. Gián tiếp ủng hộ dấu hiệu cho mô hình phản hồi hơi nước cũng đến từ thử nghiệm nó chỉ ra việc ngăn chặn thay đổi độ ẩm từ quy luật phát xạ trong một AOGCM sản xuất không thực thay đổi chậm hàng năm( Hall and Manabe, 1999).
Tin rằng trong mô hình phản hồi hơi nước không phụ thuộc trên việc hiểu các quá trình vật lý quan trọng cho việc điều khiển UTRH, và tin rằng trong đại diện của chúng trong GCMs. TAR chú ý một độ nhạy của UTRH để đại diện của những quá trình vi vật lý mây trong một số nghiên cứu mô hình đơn giản. Tuy nhiên, dấu hiệu khác đề nghị vai trò của vi vật lý là giới hạn. người quan sát lĩnh vực RH trong nhiều vùng nhiệt đới có thể tái tạo không có vi vật lý, nhưng đơn giản bởi những hướng quan sát trong việc đặt lên một giới hạn cao của 100% RH trên những phần (Pierrehumbert and Roca, 1998; Gettelman et al., 200; Dessler and Sherwood,
2000), hoặc bằng xác định một mặt nghiêng hạ nhiệt từ thời tiết khô làm mát bức xạ (Folkín et al., 2002). Sự bốc hơi của mây ti giảm nhiệt ngưng tụ cũng không chuyển vận một phần lớn trong việc làm ẩm vùng nhiệt phía trên tầng đối lưu ( Soden, 2004; Luo and Rossow, 2004), mặc dù mây ti có thể quan trọng như một đầm hơi nước (Luo and Rossow, 2004). Toàn bộ những nghiên cứu này tăng tin tưởng trong phản hồi hơi nước GCM, từ họ nhấn mạnh tầm quan trọng của những quá trình bình lưu quy mô rộng, hoặc phát xạ, nơi được tin trong đại diện bởi GCMs là cao, đối chiếu với những quá trình vi vật lý, nơi tin rằng là nhỏ hơn nhiều. Tuy nhiên, một vai trò quan trọng cho vi vật lý trong việc xác định phân phối của thay đổi trong hơi nước dưới việc ấm lên của khí hậu không thể được loại trừ.
Những sự quan sát cung cấp chứng cớ phong phú về quy mô vùng tăng và giảm trong UTRH nhiệt đới trong phản ứng để thay đổi trong sự đối lưu (Zhu et al, 2000; Bates and Jackson, 2001; Blankenship and Wilheit, 2001; Wang et, 2001; Chen et al, 2002; Chung et al, 2004; Sohn and Schmetz, 2004). Như những biến đổi, tuy nhiên, cung cấp một ít sự hiểu biết trong mối quan hệ nhiệt động quy mô rộng ( rất quan trọng cho phản hồi hơi nước) trừ khi chú ý đến trên toàn bộ những hệ thống lưu thông. Những nghiên cứu quan sát gần đây về phản ứng UTRH trung nhiệt đới cho nhiệt độ đã mang lại hiệu quả phù hợp rằng RH những thay đổi gần đây tại một thay đổi của những vùng thời gian ( xem phần 3.4.2.2). Những phản ứng bao hàm này từ những thay đổi hàng năm ( Bauer et al, 2002; Allan et al, 2003; McCarthy and Toumi, 2004), sức mạnh của núi lửa ( Soden et al, 2005), mặc dù sự giảm RH có mức độ được chú ý tại những mức cao trên những vùng thời gian hang năm ( Minschwaner and Dessler, 2004; section 3.4.2.3). Những thay đổi từng mùa trong quan sát những bẫy bức xạ LW toàn cầu cũng phù hợp với phản hồi hơi nước tích cực ( Inamdar and Ramanathan, 1998; Tsushima et al, 2005). Chú ý, tuy nhiên, những phản ứng ẩm đến thay đổi hoặc ảnh hưởng vùng thời gian ngắn phải được giải thích cẩn thận, như họ không có những vật trực tiếp để tăng khí nhà kính,, bởi vì sự khác nhau trong các mẫu của việc ấm lên và những thay đổi lưu thông.
8.6.3.1.1. Đánh giá của những quá trình phản hồi hơi nước/tỷ lệ giảm nhiệt độ trong những mô hình
Việc đánh giá phân phối độ ẩm và những thay đổi của nó trong GCMs, trong khi không trực tiếp kiểm tra những phản hồi biến đổi khí hậu của chúng, có thê đánh giá khả năng của chúng để đại diện những quá trình vật lý chìa khoá việc điều khiển hơi nước và bởi vậy ảnh hưởng tin tưởng trong phản hồi nước của chúng. Sự giới hạn những sự kiện hoặc độ chính xác của máy thăm dò hoặc tái phân tích đã đề ra một vấn đề cho đánh giá UTRH trong những mô hình (Trenbirth et al, 2001; Allan et al, 2004), và sự nhấn mạnh gần đây đã được đánh giá sử dụng vệ tinh đo
trong những mô hình (để mà giảm những lỗi trong việc chuyển đổi đến cấp độ mô hình RH) (e.g, Soden et al, 2002, Allan et al, 2003; Iancono et al, 2003; Brohniez et al, 2005; Huang et al 2005).
Một đặc điểm lớn của phân phối độ ẩm trung bình được mô phỏng phù hợp bởi GCMs, song song với phân phối hợp lý của OLR (xem phần 8.3.1). Trong những vùng cận nhiệt đới quan trọng, những mô hình chỉ một phạm vi kĩ năng trong việc miêu tả UTRH trung bình. Vài độ dốc vùng lớn đã được tìm thấy (Iacono et al, 2003; Chu ng et al, 2004), mặc dù sự phù hợp tốt của của phân phối và biến với dữ liệu vệ tinh đã được ghi chú trong vài mô hình (Allan et al, 2003; Brogniz, 2005). Tuy nhiên, điều không chắc chắn trong dữ liệu nhận được từ vệ tinh đặt ra những so sánh phức tạp hơn nữa. Kĩ năng trong việc phác hoạ lại tình trạng trong phân phối độ ẩm tại những quy mô khác nhau cũng được tìm thấy bất đồng giữa những mô hình (Zhang et al, 2003; Pierrehumbert et al, 2007), có thể kết hợp đảo trộn những quá trình và phân tích. Ghi chú, tuy nhiên, đưa sự phụ thuộc theo quan hệ hàm loga của bức xạ LW trên độ ẩm, những sai số trong việc xử lý độ ẩm khí hậu có những hiệu quả trực tiếp trong sụ nhậy cảm của khí hậu; đó là những thay đổi phân đoạn của độ ẩm như những biến đổi khí hậu ( Held and Soden, 2000).
Một vài bài kiểm tra mới của những biến quy mô rộng của UTRH đã đáp ứng cho GCMs từ TAR, và nói chung đã tìm kĩ thuật mô phỏng mô hình. Allan et al (2003) thấy rằng một AGCM bắt buộc bằng quan sát SSTs đã mô phỏng những thay đổi hàng năm trong vùng nhiệt đới trung bình 6,7 µm radiance (nhạy cho UTRH và nhiệt độ) trong kết hợp rộng với những quan sát bằng máy phân tích bức xạ hồng ngoại cao (HIRS) qua 2 thập niên trước. Mínchwaner et al. (2006) đã phân tích phản ứng hàng năm vùng nhiệt đới trung bình 250 hPa RH đạt trung bình SST của vùng hoạt động đối lưu trong 16 AOGCMs từ MMD tại PCMDI. Phản ứng mô hình trung bình ( tăng nhở trong RH) được thống kê phù hợp với phản ứng 215 hPa được phỏng đoán từ quan sát vệ tinh, khi không chắc chắn từ những quan sát và mô khoảng rộng mô hình được đưa vào trong bản kế toán. AGCMs có thể đã được sản sinh toàn cầu hoặc những biến đổi trung bình nhiệt đới (những thay đổi điều kiện nhiệt) trong không khí sạch OLR (nhạy với hơi nước và phân phối nhiệt độ) khắp vùng (Tsushima et al, 2005) cũng như những phạm vi hàng năm và thập niên (Soden, 2000; Allan and Slingo, 2002) (mặc dù sự phun hoặc khí nhà kính không chắc chắn và việc lấy mẫu khác có thể ảnh hưởng so sánh sau này; Allan et al, 2003). Trong tầng đối lưu thấp, GCMs có thể mô phỏng thay đổi hơi ẩm hàng năm quy mô toàn cầu tốt (e.g. Allan et al , 2003). Tại một quy mô nhỏ, môt số GCMs cũng đã trình diễn kĩ năng trong việc mô phỏng những thay đổi vùng trong UTRH trong phản ứng để những biến đổi lưu chuyển như vậy từ những vùng hoặc thay đổi hàng năm (e.g. Soden 1997; Allan et al, 2003; Brogniz et al 2005).
Một bài kiểm tra cao hơn cho phản ứng của nhiệt độ tầng đối lưu và độ ẩm tự do đến nhiệt độ bề mặt trong mô hình là tốt như thế nào chúng có thể mô phỏng
những mối tương quan hàng năm giữa nhiệt độ bề mặt và mặt nghiêng độ ẩm theo chiều dọc. Mặc dù GCMs chỉ thành công cục bộ trong mô hình vùng (Ross et al, 2002) và tương quan nhiệt trung bình (Bauer et al. 2002), sự khác nhau rõ ràng tìm thấy trong những nghiên cứu trước đó (Sun and Held, 1996; Sun et al, 2001) đã chỉ ra một phần lớn một kĩ thuật lấy mẫu giả tạo (Bauer et al 2002).
Ở đây cũng đã ảnh hưởng từ TAR để kiểm tra phản ứng hơi nước của GCMs so với những thay đổi nhiệt độ quy mô toàn cầu của thập niên gần đây. Một nghiên cứu gần đây sử dụng thời kỳ dài của dữ liệu vệ tinh (1982- 2004) để phỏng đoán xu hướng trong UTRH, và tìm thấy rằng một AGCM, những bắt buộc để quan sát SSTs, có thể giữ quan sát toàn cầu và xu hướng độ ẩm khu vực tốt (Soden et al 2005). Một giả thiết thứ hai sử dụng việc làm lạnh tiếp theo của Mt Pinatubo. Việc sử dụng đánh giá ảnh hưởng của phun trào , Soden et al (2002) tìm thấy một mô hình mô phỏng phản ứng của HIRS 6,7 µm radiance phù hợp với quan sát vệ tinh. Chúng cũng tìm thấy một mô hình phản ứng nhiệt độ toàn cầu tương tự như quan sát trước đó, nhưng không nếu phản hồi hơi nước tương tự được tắt (mặc dù nghiên cứu những thay đổi trong mây và hấp thụ hơi nóng tiềm ẩn bởi đại dương sâu. Việc sử dụng những tính toán bức xạ cơ bản trên quan sát độ ẩm, Forster và Collins đã tìm thấy phù hợp trong kết luận sức mạnh phản hồi hơi nước với toàn bộ phân tích mô hình, mặc dù chiều cao- phạm vi mẫu của phản ứng độ ẩm quan sát không nối chặt chẽ như sự hiểu đơn giản. Họ đã suy luận phản hồi hơi nước của 0,9 đến 2,5 Wm-2 0C-1, một khoảng nó bao phủ của những mô hình dưới ảnh hưởng khí nhà kính (xem hình 8.4). Một điều kiện quan trọng để nghiên cứu là sự lo sợ khí hậu trên những thay đổi tự nhiên (Forster and Col lín, 2004). Nguyên nhân của những đòi hỏi khi so sánh với những phản hồi từ việc tăng khí nhà kính, bởi vì ảnh hưởng của bức xạ từ núi lửa phun là phân chia khác nhau và xảy ra trên quy mô thời gian ngắn, nó có thể bao gồm những thay đổi khác nhau trong lưu chuyển và độ nghiêng mối quan hệ phản ứng đại dương/đất liền (mặc dù nghiên cứu AOGCM gần đây tìm thấy tương tự như phản hồi không khí sạch bức xạ LW toàn cầu giữa hai lực; Yokohata et al 2005). Tuy nhiên, việc so sánh quan sát và mô hình phản ứng hơi nước cho sự phun của Mt. Pinatubo tạo thành một con đường để kiểm tra mô hình có khả năng tương tự những thay đổi độ ẩm bao gồm ảnh hưởng quy mô toàn cầu bên ngoài.
Tại vĩ độ thấp, GCMs chỉ phủ định phản hồi tỷ lệ giảm nhiệt độ bởi xu hướng chúng hướng tới tỉ lệ giảm nhiệt độ đoạn nhiệt ẩm, sản sinh đáp ứng hơi ấm trên cao. Tại vĩ độ từ giữa đến cao, tăng mức độ ấm chậm, đặc biệt trong gió, góp phần cho phản hồi dương (e.g, Col man, 2003b), và sức mạnh phản hồi toàn cầu phụ thuộc trên gradient đường kinh (Soden and Held, 2005). Ở đây đã được kiểm tra bao quát của phản ứng nhiệt độ tầng đối lưu GCM so với xu hướng quan sát cho mục đích phát hiện biến đổi khí hậu (xem phần 9.4.4). Mặc dù vài nghiên cứu gần
đới (phần 9.4.4). Không chú ý tới, nếu RH còn lại từ khép kín đến không thay đổi, kết hợp tỷ lệ giảm nhiệt độ và phản hồi hơi nước là quan hệ không không nhạy cảm đến khác biệt trong phản ứng tỉ lệ giảm nhiệt độ (Cess, 1975; Allan et al. 2002; Colman, 2003a).
Trong tầng đối lưu, phản ứng phản hồi hơi nước GCM là nhạy cảm đến vị trí của ảnh hưởng liên quan ban đầu (Joshi et al 2003; Stuber et al, 2005). Việc ảnh hưởng tập trung trên tầng bình lưu thấp, như từ biến đổi tầng Ozon, viện dẫn phản hồi dương bao gồm tăng hơi nước và nhiệt độ điểm lạnh nhiệt đới trong một nghiên cứu (Stuber et al, 205). Tuy nhiên, cho ảnh hưởng đồng nhất, như từ CO2, sự đóng góp hơi nước tầng đối lưu cho mô hình nhạy cảm xuất hiện yêu ớt (Col man, 2001; Stuber et al, 2001, 2005). Có bằng chứng quan sát của tăng trong thời gian dài trong hơi nước tầng đối lưu (phần 3.4.2.3), mặc dù nó là không rõ ràng khí có một quá trình phản hồi. Nếu có một xu hướng trung gian toàn cầu quan trọng với cơ chế phản hồi, tuy nhiên, nó bao hàm một phản hồi hơi nước quan trọng (Forster and Shine, 2002).
8.6.3.1.2. Kết luận về những phản hồi tỷ lệ giảm nhiệt độ và hơi nước
Những quá trình quan trọng đã được làm từ TAR trong việc hiểu và đánh giá những phản hồi hơi nước và tỉ lệ giảm nhiệt độ. Những kiểm tra mới đã áp dụng cho GCMs, và nói chung đã tìm thấy kĩ thuật trong việc đại diện cho những phản ứng độ ẩm tầng bình lưu tự do quy mô rộng và những thay đổi hàng năm, những