我討厭雲，不是因為它們有時帶雨，而是因為難以捉摸。雲的形狀、大小變化萬千，高空卷雲好似一撮撮毛絲，積雲有如團團棉花，層積雲又低又灰、遮蔽天空，天色因而變得黯淡。各種雲差異如此之大，讓人們難以預測當地球的大氣改變時，世界各地的雲將如何反應。
氣候科學家如我，從無數資料中得知地球將在本世紀開始暖化，但究竟會熱到什麼程度，我們正力求定論。也許高1℃、2℃？還是3℃或4℃？答案跟雲大有關係。氣候變遷正影響著大氣中的雲系分佈，而雲系分佈實際上可能加劇或減緩全球暖化。如能弄清狀況，對於提供世人今後的行動準則將有莫大助益。
眾多專業團隊以大量氣候數據檢驗而發展出20多種複雜的氣候模式，所有模式都顯示地球將因溫室氣體濃度持續增加而暖化，但說到雲，科學家多年來始終各執一詞。現在情況有所改變，雲層效應的模擬結果開始趨同，衛星數據與其他觀測資料透露出雲量的變化將如何改變地球。新的觀點會帶給我們希望，還是加深我們的恐懼？
回饋效應有大有小
想像一下工業革命前夕的地球，六大洲的人們紛紛剷平林地用來放牧與造鎮，而大氣中二氧化碳（CO2）濃度穩定維持在280ppm左右已有數千年。接著，內燃機問世。快轉到1900年代後期，CO2濃度暴增，衝擊效應在整個地球擴散開來。對流層持續暖化，這裡有我們賴以呼吸維生的空氣。到了2017年，CO2濃度已超過400ppm，陸地加溫，淺海也是。大氣中的空氣與水氣循環開始改變，按現有趨勢發展下去，本世紀中葉的大氣CO2濃度將來到工業革命前的兩倍，暖化情形隨之加重。預估在幾百年後，地球將達到更高溫度。
地球對CO2倍增的反應，稱為「平衡氣候敏感度」（equillibrium climate sensitivity, ECS）。每個氣候模式都告訴我們ECS大於0，暖化是意料中的事，但這些模式預測的暖化程度從2℃左右到4.5℃，這可是「顯著」等級與「災難」等級的差別。
這些模式之所以有所出入，大多源於對雲的未來動向莫衷一是。掌握雲的變化，就能縮小各模式間的差異，做出的預測也將嚴謹得多。但要分毫不差斷定雲的影響卻很難，原因有二：一，暖化對不同型態的雲有不同影響；二，雲的變化對暖化影響不一。
這種雙向交互作用稱為回饋，某些氣候回饋作用已廣為人知。例如海冰又亮又白，因而把大部份陽光反射回太空；當海冰融化，露出的水面色調較深，反射陽光量減少，空氣於是加溫，使更多反光率高的海冰融化，露出更多深色海水，反光量又進而減少，回饋作用如滾雪球，加速全球暖化。我們對這種漸強或「正」的回饋瞭若指掌，關於其如何影響氣候變遷，在多數模式中相當一致。
雲的回饋作用較為複雜。氣候科學家就像自然史博物館裡的檔案管理人，為雲建立一套粗略的分類，按特徵區別歸類，其中的兩個基本屬性是：從地表起算的高度，以及不透明度。低雲或如晴空中的膨鬆雲塊相對透明，或如海岸邊的氤氳霧氣密不透光；高雲同樣有形似棉絮幾乎完全透光的雲，也有大雷雨時狀如高大鐵砧的烏雲。
這種分類法十分有用，因為它凸顯了雲暖化或冷卻地球的主要方式。有的雲會加重溫室效應：攔截從地表輻射的熱，並把一部份往外太空輻射出去。若少了這類雲，地球會更冷。位處大氣高冷區段的雲攔截地表輻射的特性尤為明顯。
另一類雲則有相反效果：它們一開始便阻擋陽光直射地表，使地球保持涼爽。這種效應為低空厚雲所特有，對當今氣候的影響更勝雲層溫室效應。事實上，目前的雲造成的淨冷卻效應相當顯著，比CO2倍增造成的暖化效應還大五倍左右。
這意味著雲量哪怕只有一點小變化，都能帶來巨大影響。讓陽光穿透但留住地表輻射熱的透光高雲多一些，地球便會熱起來；把陽光阻擋在外的不透光低雲多一些，地球便冷卻下來。雲的動態也有關係，反光的雲從日照充足的熱帶及副熱帶區挪移至寒冷的極區，冷卻效應會減弱。高度同樣重要，當高雲上升至大氣的更高冷區段，溫室效應會增強。地球暖化也可能改變冷雲中的冰晶與水珠比例，使得雲包含更多水並增厚，因而更有效阻擋入射陽光。
這些效應都不是單獨發生，增添了模式預測的難度。有的顯現強烈的正回饋，暖化明顯加劇；有的則顯現微弱的負回饋，暖化稍有減緩。顯現最強正回饋的那些模式，預測ECS的結果趨近2~4.5℃範圍的上限值。
氣候模式對雲的模擬不甚理想，這也不意外，因為雲兼具大小要素。雲是由細微的水珠與冰晶所組成，而地球平日隨時都有超過70%的表面被雲遮蓋。設計氣候模式時，我們必須抉擇，是要縮小視野、仔細模擬水珠在小區域內的擾動如何使雲生成與消散，還是要模擬大尺度氣流升降活動對全球水氣分佈的影響。兩者無法兼顧，因為要時時刻刻仔細追蹤整個大氣中每一粒水珠的活動，超出了現有電腦的運算能力。
我們試著融合大小尺度，其中當然涉及若干取捨。有個全球氣候模式嘗試找出描述所有水珠活動的簡化參數。我們根據大氣物理學發展這些參數，繼而與涵蓋地球小區域的較小尺度模式比較，藉此檢驗並改善參數。
我們依舊沒有完美的方法能夠大小通吃，但能否加以改善呢？
