北极地区的变暖速率显著高于全球平均水平，这一现象被称为“北极放大效应”。随着气温的持续上升，北极海冰面积迅速减少，区域环境和生态系统发生深刻变化，进而对全球气候系统产生连锁反应。然而，尽管气候模式在描绘全球暖化趋势方面已取得很大进展，对北极地区未来气候变化的预测仍存在较大差异，尤其是在云过程的表现上。近年来，针对云发射率反馈机制对北极表面气温变化的影响成为气候科学研究的热点，通过深入分析这一过程，有助于厘清气候模型间的不确定性来源，提升未来气候预测的准确性。北极云具有复杂的混合相态，即云中的水凝结物既包含冰晶，也包含液态水滴。不同云相（冰相或液相）对地表能量收支具有截然不同的影响。
云的短波辐射效果主要是通过反射太阳辐射入射，起到冷却作用，而云的长波辐射效果则表现为吸收地表向上发射的长波辐射并重新发射回地表，从而产生温室效应，增温北极表面。云的相态、覆盖度、温度和高度成为影响云辐射效应强弱的关键因素。未来气温升高会引起云相的转变，如冰晶向液滴的转变，这些变化不仅会调节短波反射率，还会显著增强长波辐射回输，形成复杂的正反馈或负反馈过程。气候模式对北极云相的模拟普遍存在偏差，多数模型低估了液态水的含量及云的覆盖度，导致云的长波发射率不足，从而低估了云的辐射增温效应。特别是在北极极夜季节，太阳辐射入射微弱甚至缺失，长波云辐射成为调控地表温度的主导因素。因此，准确捕捉云的发射率和云相对未来气候反馈的贡献显得尤为重要。
最新研究利用30个CMIP6全球气候模式（GCM）、卫星观测资料（包括CALIPSO-GOCCP和CERES等多源数据）和ERA5再分析数据，揭示了当前模式普遍存在云液相水含量不足的系统性偏差，这导致了较低的云长波发射率和较弱的表面云辐射增温效应。分析表明，云的液相比例（LPR）与长波辐射云辐射效应（LWCRE）和净云辐射效应（NetCRE）存在强相关性。液相含量越高，云的长波发射率越接近1（即接近黑体辐射特性），云的辐射反馈越强，促进北极地表温度升高。该研究还发现，未来气温升高将加速冰晶向液滴的转变，增强云的液相比例，进而提升云的长波发射率，形成正反馈机制，称为“云发射率正反馈”。这一反馈过程随时间变化呈现非线性特征：初期液相比例较低的模型会因大幅提升LPR而增强云发射率反馈，表现为更强的北极升温；而当云的液相达到一定饱和状态，长波发射率趋近黑体极限后，反馈的增强效果减弱，反馈机制趋于饱和。这种时间依赖性揭示了云发射率反馈在未来北极气候变暖过程中的动态演变。
值得关注的是，不同气候模式对当前云液相比例的模拟差异较大，这直接导致模型对未来云发射率反馈强度的预测存在显著分歧。液相含量被低估的模型往往高估未来气候条件下一次性冰相向液相的变化幅度，进而过度放大云发射率反馈，导致未来北极气温升高的预测偏高。反之，液相含量较高的模型由于长波发射率接近饱和，云发射率反馈对未来变暖的贡献相对较小。因此，基于现有观测数据对模型中云液相比例的约束成为缩小气候预测不确定性的关键环节。云发射率反馈机制与其他已知的云反馈类型如云寿命反馈有所区别。云寿命反馈强调由于液相云具有较低的降水效率，使云持续时间增长，进而增强对短波和长波辐射的影响，过程时长较长，涉及海洋和大气的复杂调整；而云发射率反馈强调的是云液相比例提升带来的长波辐射发射率增加，反馈过程较直接且时间尺度较短，主要发生在极夜时段，对北极冬季气温影响显著。
这种细致的过程区分有助于更精细地理解北极变暖机制，并为气候模式改进提供明确方向。从区域和季节尺度看，北极海冰的变化带来表面类型转变，海冰消退使得空气中水汽和云液含量增加，为云的液相比例提升提供物理基础，从而激发云发射率反馈。在极夜季节，太阳辐射几乎缺失，云的长波辐射效应主导地表能量平衡。研究指出，尽管多模式之间存在云覆盖度的补偿效应（即部分模型云覆盖度偏高以弥补液相比例偏低），但整体上模型普遍低估了云的长波辐射表面增温效应，导致北极冬季地表温度偏低。这一偏差可能解释了为何多数气候模式难以准确再现北极海冰快速下降的时序与幅度。云辐射效应的不足直接影响地表温度，进而影响冰雪覆盖、海冰融化以及大气环流模式，形成复杂的气候反馈纽带。
提升云液相比例的再现能力，将帮助改善气候模式中云辐射反馈的模拟，增强对未来北极气候变化的信心。未来气候模式的改进应重点关注混合相云物理过程的表征，包括云相转换、微物理过程、降水形成及相关参数化方案。此外，提高观测对云液相的精确监测能力（如利用多传感器融合及高分辨率探测）对验证和约束气候模型至关重要。北极地区极端的气候环境和日照条件决定了冬季云长波辐射效应的重要性，这需要模型在垂直分辨率、辐射传输计算及微物理过程上达到较高的准确性。科学家们正着力于构建多模式集合、发展针对云相反馈的观测模拟器，以及采用先进的数据同化技术，以期减少模型间差异。综上所述，云发射率反馈因云液相的动态变化显著影响了北极地区的当下与未来气温变暖趋势。
现有气候模式存在云液相含量不足的普遍偏差，这种偏差进一步影响云发射率反馈的强度和时间演变，从而成为北极未来气候预测不确定性的主要来源之一。通过结合卫星观测与高精度再分析数据，科学家逐步解开了云发射率反馈的复杂机制与时间依赖性。持续改进对混合相云的表征能力，不仅是提升北极变暖模拟质量的关键，也是制定科学有效气候政策，推动全球气候适应和减缓措施的重要基础。
