當從外太空俯瞰地球時，南北半球會呈現出同等明亮度，這是一個出乎預料的現象。因為南半球大部分是由深海 (顏色較深)所覆蓋，而北半球則大部分是由廣闊陸地 (其顏色比深海相對明亮) 所覆蓋。多年來，南北半球呈現相同明亮度的對稱性現象一直是個謎。以色列魏茲曼科學研究院（Weizmann Institute of Science）地球與行星科學所的 Yohai Kaspi 教授與博士生  Or Hadas 的研究團隊與其合作夥伴在其共同發表於美國國家科學院院刊 PNAS 論文研究成果中揭示：在南北半球中的風暴強度、雲量與太陽能量反射率有著高度相關的特性。此研究成果提供了解開南北半球擁有對稱明亮度謎團的可能解答，同時也提供了評估未來氣候變遷可能影響折射率推測論述。

1970年代時，當科學家們嘗試分析第一個氣象衛星得到的資料後，驚訝地發現，南北兩個半球反射出等量太陽輻射，而這樣的太陽輻射反射率被稱為反照率（albedo），此數值受到從太陽能量碰撞到地球的比例以及每個區域所反射的能量等諸多因素所決定。而其中之一因素就是深色海洋與明亮土地的比例，兩者將會有不同的反射率，其也會影響到我們從外太空觀察地球的明亮度。北半球的陸地面積大約是南半球的兩倍，當於天空無雲且接近地球表面上的條件下量測時，兩者的反照率確實有著10%的差異度。但是當我們實際嘗試從外太空觀察地球兩個半球的話，卻依舊有著相同明亮度。

在此研究中Yohai Kaspi 教授與博士生Or Hadas聚焦於另一個影響反照率的因素：處於高海拔且能反射太陽輻射的雲。其研究團隊分析了目前世界上最先進的資料庫中的資料，其中包含了美國太空總署的衛星CERES 以及 ERA5 這個從1950年代就開始提供各種大氣與陸地資訊的全球氣候資料庫。從 ERA5 資料庫中取得的資料被用來補足雲資料，且用來進行長達50年期的熱帶氣旋與反氣旋強度資料間的互相關分析。

下一步研究人員將近50年來的風暴根據強度分類成三種。他們發現了風暴強度與風暴週遭形成的雲量有著直接關係。北半球與陸地區域通常有著較弱的風暴，而在南半球的海洋區域則是常出現中、強等級的風暴。資料分析顯示：風暴強度與雲量之間的連結解釋了兩個半球之間雲量差異的現象。對此，參與研究的博士生 Hadas 表示：『在南半球上方因為強力風暴所引起雲反照率上升，能夠針對北半球廣闊陸地區域特性形成高精準度的抵銷作用。這個結果顯示了，風暴是地球表面的明亮度與雲的明亮度之間的連結因素，其也解開了南北半球的明亮對稱性這個謎團。』

那麼，氣候變遷是否會讓南北半球明暗對稱性改變呢？

近年來，由於氣候變遷，地球狀況持續急劇變動中。為了檢視這樣的急劇變動是否以及會如何影響到南北半球的反照率，研究人員使用了 CMIP6 這個由世界各地的氣象模型中心所聯合運作的多模型系統來模擬氣候變遷。而這些多模型系統其中的一個缺點是在於其預測雲量程度的能力有限。儘管有著這樣的限制，本研究中所發現的風暴強度與雲量之間的關係將能夠幫助科學家們根據風暴預測值來評估末來的雲量程度。

由多模型預測出的氣候暖化現象將會造成北半球上空所有風暴以及南半球上空中弱風暴的產生頻率降低，但在南半球上空的最強等級風暴將會進一步增強。而造成這個預期差異性的原因是所謂北極放大 (Arctic amplification) 現象：北極暖化速度比地球平均暖化速度快兩倍的特徵。根據此模擬結果也許有人會推測，這樣的差異性將會打破原有的南北半球反照率對稱性，然而研究顯示，更進一步增強的風暴強度將不會改變南半球雲量程度，因為在極強風暴中雲量將會達到飽和。因此南北半球反照率的對稱性特質會持續保留。

Kaspi 教授表示目前還無法確定這個對稱性是否會在全球持續暖化的情況下被打破，然而這個新研究成果解答了南北半球為何有著對稱明亮度這個基本問題，同時加深了我們對於地球輻射平衡與其影響因素的理解。隨著地球暖化持續下去，地球工程解決方案（geoengineered solutions）將會是人類存亡關鍵。Kaspi 教授希望基於對基本氣候現象(如半球反照率)的加深了解，可以幫助未來地球工程發展。

資料來源：https://wis-wander.weizmann.ac.il/space-physics/look-bright-side-earth