早在20世纪20年代，漫画家鲁布·戈德堡(Rube Goldberg)就因为画了一系列看似无穷无尽的怪诞怪诞的装置而家喻户晓，其中一个简单的动作，比如推杠杆，就会引发一场逐渐展开的机械戏剧。这个杠杆可以把一个球扔进一个滑槽，然后球滚到底部，推动轮子运动，这样就可以启动一把剪刀来剪断绳子……你懂的。
因此，当科学家们开始与人类产生的温室气体的潜在影响作斗争时，他们经常用戈德堡的机器作为类比，这并不奇怪。地球气候是一个复杂的、相互关联的系统，涉及陆地、大气、生物圈和海洋。如果你通过向空气中泵入额外的二氧化碳来推动杠杆，它会引发一连串的事件——空气变暖;海洋变暖;融冰;蒸发、植被、洋流、风型等等的变化——这些变化本身以不同的方式推动系统，导致更多的变化，从而进一步改变系统，等等。
在过去的几十年里，对当前气候的观测，对古代气候的重建，以及模拟过去、现在和未来气候的计算机模型的改进，已经减少了预测气温上升将如何影响气候系统的一些不确定性。除了云。没有什么比云对全球变暖的反应和影响更让气候科学家困惑的了。
虽然研究人员仍然远离确定的浑浊的增加是否会进一步加热行星或抵消变暖，但气候建模者之间的共识是云将增加，而不是重载，温室气体引发的变暖．这在很大程度上是因为水蒸气本身是一种强大的温室气体，这意味着云应该捕获比可能反射到太空的热量更多的热量。
此时，在这一点上，很少有气候科学家愿意在未来几十年和几个世纪的云层将如何影响气候系统的最终预测中担任他们的声誉。斯坦福大学气候科学家Stephen Schneider，在7月19日在他不合时宜的死亡前一周左右写的电子邮件中表示，“云反馈一定不确定，因为我做了第一个篇名近40篇多年前 - 我们仍然无法接近答案。“
与温度读数不同，云观测变得越来越小。
施耐德的许多同事会争辩说，他们在理解云“反馈”方面走得更远。但是这种不确定性是可以理解的，因为在研究云层对变暖星球的影响时，有许多变量在起作用:什么样的云会形成，在什么高度形成，周围的云会形成什么粒子，建模者如何从预测任何给定的云可能的行为方式，而不是预测对区域或全球范围内的云系统的影响?还有一个问题是，不像温度读数——一个多世纪以来，全球许多地区都在测量气温——对云层的观测远远不够完整。
鉴于不确定性，气候怀疑论者并不令人意外，包括突出的人弗里曼-戴森美国新泽西州普林斯顿高等研究所(Institute for Advanced Study)的一名研究人员认为，云层反应的不确定性削弱了气候预测的可靠性。
尽管有许多未知，然而，科罗拉多州立大学的云模型师戴夫·兰德尔坚持认为“我们确实对云有很多了解。”我们知道的还不够多。我们不再处于理解的初级阶段;我们现在是一、二年级的学生，正在步入青春期。”
气候模型的挑战
一般来说，在一个变暖的世界里，科学家们预计海洋会蒸发更多，从而导致大气中更多的水蒸气和更多的云量。这可能会增加地表温度，但云层阻挡了太阳，使其部分能量无法加热地球表面，这应该会抑制升温。至少，如果它们是低空云层，情况就是这样;高海拔卷云反射性较差，因此它们往往会加剧全球变暖。大气中更多的水可能不会导致更多的云量:一个更温暖的大气需要更多的水来达到饱和——这是云形成的基本要求。
气候建模师面临的主要问题正在将云的行为和影响从个人水平推断到区域规模。气候模型的分辨率 - 网格盒研究人员将气氛分为模拟的目的，类似于构成数字图像的像素 - 比任何单个云都大得多。兰德尔说，在现实世界中的那些网格箱内的内部发生了什么，根据当地的情况而差异很大，包括周围的水蒸气凝聚到形成云的颗粒类型。
如果你倒入了大量的阳光，例如亚马逊盆地，你将从表面上蒸发大量的水，这些水有利于云层。但是一旦云层形式，它们铸造了阴影，这会切断蒸发。如果你从撒哈拉吹掉撒哈拉吹来的灰尘大小，那么尘埃吸收太阳辐射，在海洋上方的一公里或两公里或两个中，抑制了云层的灰色。如果上层大气中的冰颗粒是一定的尺寸，它们会种子形成卷云云的形成 - 但如果它们有点太大，他们就无法保持高处，所以云不形成。
新的数据可以显示云层的存在或消失与温度变化之间的关系。
兰德尔引用了热带地区巨大的区域性云现象的一个例子，它在全球变暖中的表现是不确定的。这种现象被称为马登-朱利安振荡(Madden-Julian Oscillation)，涉及海洋上空巨大的雷暴系统的形成，形成影响数百万人的天气模式。兰德尔说:“大多数模型甚至不会产生这种现象，尽管它是热带大气中最大的特征。”如果你错过了这一点，你就错过了一件重要的事情。我们希望能够预测它会变得更强、更常见，还是更少。”
如果对云行为的模拟与现实世界相符，气候科学家显然会对这些模型更有信心。但就像使用计算机模型一样，对云层的观测结果也参差不齐，无法准确了解云层的运行情况。一个多世纪以来，气象学家一直在对世界各地的气温进行相当一致的测量，这就是为什么政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)能够如此自信地谈论全球变暖的事实。但迈阿密大学的气候学家艾米·克莱门特(Amy Clement)说，目前还没有可比较的云数据集，这就意味着“关于20世纪全球的云是如何变化的，我们实在说不出什么”。
但大约十年前，随着美国国家航空航天局(NASA)一系列被称为“云与地球辐射能系统”(CERES)的卫星携带实验，这种情况开始改变。“我们测量的是，”谷神星首席研究员，美国宇航局戈达德太空飞行中心的诺曼·勒布说，“有多少辐射被地球反射，有多少辐射被释放，从大气层顶部一直到地表。”
When you combine that with data from other instruments that look at the physical properties of what’s going on down below — whether those emissions and reflections are coming from clouds, aerosols, or the surface itself — you can see where the clouds are and where they aren’t, how they ebb and flow, and, crucially, how their presence or absence correlates with changes in temperature. You can, in Loeb’s words, “unscramble the egg.” The bad news is that it will take several decades to unscramble it fully.
在过去的十年里，当科学家们终于开始获得高质量、不间断的云数据时，也出现了强烈的厄尔尼诺和拉尼娜现象——这种短期的自然变化可以暂时掩盖气候变化的潜在信号。“当你收集更多的数据时，”Loeb说，“信号就会从自然变化中显现出来。”15年或20年后，它将开始变得有趣。”然而，他说，迄今为止的测量表明，云层并没有强烈的负面气候反馈，而且有一些正反馈的迹象——正如模型所预测的那样。
到目前为止的所有证据表明，云将加速变暖。
鉴于这些结果的初步性质，现在就排除负云反馈还为时过早。例如，麻省理工学院(MIT)的理查德·林德森(Richard Lindzen)提出了一种名为“虹膜假说”(Iris Hypothesis)的机制，该机制原则上可以产生冷却效应。该理论认为，随着地球变暖，湿度的增加导致热带地区热反射积云和吸热卷云之间的平衡发生变化，前者增加，后者减少。其结果将是对温室效应的一个强有力的平衡——也许不足以克服它，但足以使变暖最小化。
克莱门特说，问题在于“没有实证证据可以证明这一点。”大气科学家冰林已经使用谷神星的数据来测试林德森的假设，发现不是一个强烈的负反馈，实际上一个弱正的．
另一组现实世界实验是统称为Gewex云系统研究。（Gewex代表全球能源和水循环实验）。来自不同政府机构的科学家一次一次使用飞机，船舶和遥感仪器的某种组合，以在小规模上详细观察云。然后他们比较观察结果，而不是反对全球气候模型，而是针对模拟在相同尺度上的模型模拟云的模型。NASA的戈达德航天研究所的Anthony Del Genio表示，这是一种自下而上的方法，帮助自上而下的模型气候建模公司使用。
到目前为止，所有的证据都只是暗示，而不是确定的，云将加速变暖。然而，大多数气候科学家表示，这种情况越来越明显。对于云层对气候的影响仍不确定的研究人员说，即使云层有轻微的降温作用，也不足以阻止人为造成的变暖。
“我和任何其他科学家一样持怀疑态度，”克莱特说。“我仍然问自己，'我真的相信这个全球变暖的东西吗？”我不能只给学生党内线。但是，我才开始的结论是，在建议云可以压倒CO2对温度的影响，这真的很难看到任何东西。“
Del Genio得出了几乎相同的结论。他说:“唯一可能解释我们从1970年以来所经历的变暖的方法是，气候是否对温室气体有显著的敏感性。”我们已经监测了火山、太阳、污染气溶胶，尽管有所有这些(可能会减缓温度上升)，我们已经看到了系统性的变暖。这告诉我们，即使云层最终成为一个负反馈，它也不足以显著抵消变暖。”
并且云反馈同样最终可能比模型提示更强烈的积极反馈。
Del Genio说:“在大多数事情中，不确定性是双向的，我们倾向于针对最坏的情况做计划。”例如，如果你有高胆固醇，你试图减少它-即使高胆固醇不一定保证心脏病发作。关于气候变化，他说，“我们坦率地承认，我们并不是什么都懂。但如果我们的预测接近正确的话，我们的未来将会显著变暖。”
更正，2010年8月30日:由于编辑错误，此故事的早期版本错误地指出，高级研究所与普林斯顿大学隶属于。该研究所位于普林斯顿，是私营，独立的学术机构，而不是普林斯顿大学的隶属关系。