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太阳射线光芒透过云层黄昏接近。
太阳射线光芒透过云层黄昏接近。 信用:彼得仔摄影/ Alamy图片社图片。
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2020年7月22日15:24

访客发表:为什么低端“气候敏感性”现在可以排除

客座作者

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20年7月22日
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2020年7月22日|15:24
游客帖子 访客发表:为什么低端“气候敏感性”现在可以排除

经过四年的劳动和科学家组成的国际研究小组详细讨论的,我们能怎么世界上表面温度响应增加二氧化碳的水平之前,量化比以往更好。

我们的研究结果发表在地球物理评论,缩小可能范围“平衡气候敏感性”(ECS) - 世界多少可以预期升温的二氧化碳以上加倍措施工业革命前水平

制约ECS一直保持在气候科学圣杯,因为美国气象学家曾经亚慱彩票APP朱查尼建议1.5C的可能范围在4.5C他1979年报告。他的估计主要是基于该全球前两个全球气候模型,这给了2C和4C的不同估计,当他们进行简单的实验,其中大气中的二氧化碳水平加倍。

此后,尽管超过40年的研究,大大改善大气过程,以及许多更详细的观察理解,这个范围已经顽固地坚持着。

现在,汇集证据从观察到的气候变暖,地球的遥远的过去和气候模型,以及我们对气候的科学认识的进步,我们的研究结果表明,ECS的范围很可能是2.6C和4.1C之间。

这缩小了范围表明,人类社会将无法依靠低灵敏度给我们更多的时间来应对气候变化。但是一线希望这个云是我们的研究结果还表明,非常高的ECS估计是不太可能的。

固执地广泛

地球气候的灵敏性增加大气中的二氧化碳是气候科学的一个基本问题。亚慱彩票APP它本质上决定了多少地球表面将响应人类造成的二氧化碳排放量温暖。

大气中二氧化碳的浓度已经从工业革命前的水平增加280万分之一(PPM)来各地今日416ppm。如果不采取行动减少排放,浓度可能达到560ppm - 双工业化前水平 -围绕2060年

然而,ECS估计范围仍然固执地宽。该政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告(AR4),发表于2007年,得出的结论是ECS是容易- 在IPCC语言这意味着> 66%的机会 - 2.0C和4.5C之间。这表明,估计低于2C不太可能和最后表示,一些正在取得进展。

但是,这种改善在IPCC的逆转第五次评估报告(AR5)在2013年,其恢复到规范化1.5C到4.5C范围为它的容易估计。

为什么逆转?自2000年代,ECS的估计不只是来自哪里气候模型,他们被从过去的气候(“古气候”)的研究估计,基于温度变化的历史观测,以及从下面的气候反馈过程的研究解释。

而此时正在写入的AR5报告时,以历史为基础估计是走出来围绕2C ECS的最佳估计。与此相反,从过程的理解和建模估计支持恰尼范围的上端。虽然范围重叠时,基于观察到的气候变化,一方面和理解和支配对其他气候灵敏度的方法的建模估计之间这种分歧是令人担忧的。

自2013年以来一直存在的科学家共同努力明白为什么估计的不同的技术细节,并采取先试探性的步骤,从不同线路的证据调和不同的估计。

我们的新的研究说明了不同的证据,独立的线路如何相互关联的这个更好的了解,并允许他们成为正式合并,放在ECS更强的约束比以往任何全面的评估。

可能的范围

我们的研究表明,容易ECS范围是2.6C到4.1C,用略高于3C最佳估计。在这个范围之外,我们发现了一个低于5%的机会,ECS低于2C和6-18%的可能性高于4.5℃。

我们也产生了估计“有效气候敏感性” - 从ECS略有不同的指标 - 为2.6〜3.9℃。(ECS是一个变暖的估计,一旦环境已经达到平衡后的二氧化碳水平增加了一倍。这有时是不切实际的评估和仿真因为气候可能需要几千年才能真正达到平衡。有效气候敏感性是一种常见的解决方法,这通常推断CO2加倍后的升温150年)

乍一看,这似乎并不像过去IPCC报告一个巨大的进步,但是,事实上,这对气候科学的理解和我们在21世纪变暖的预测范围内的信心具有重要意义。亚慱彩票APP

下面显示了可能ECS如何范围从我们的研究(黑匣子)的图表,比较了AR5(灰色)和第五的全方位估计(蓝色)和第六(橙色)耦合模式比较项目(CMIP)。(该CMIP5模型预测供给到AR5,而CMIP6将支持即将第六次评估报告,AR6)。

ECS的范围从基本都(黑色)和稳健性的新研究(灰色,显示有效灵敏度),最后IPCC评估报告(AR5,蓝色),最后生成的气候模型(CMIP5,黄色),而新CMIP6气候模型(橙色)。对于Sherwood等和AR5,可能的气候敏感性(66%的范围内)由厚的试条中所示,而很可能灵敏度(90%的范围内)由薄条显示。使用Highcha亚慱官网rts由碳略图。
ECS的范围从所述基部(黑色)和稳健的两个新的研究(灰色,表示有效灵敏度)的效果,最后IPCC评估报告(AR5,蓝色),最后生成的气候模式(CMIP5,黄色),以及新CMIP6气候模型(橙色)。对于Sherwood等和AR5,可能的气候敏感性(66%的范围内)由厚的试条中所示,而很可能灵敏度(90%的范围内)由薄条显示。使用Highcha亚慱官网rts由碳略图。

或不到位的限制 - - 对可能ECS我们的研究首先确定和解释的证据每一行是如何能够施加限制产生了更窄的范围。我们仔细审查证据的三个不同的线路:理解反馈过程;温度变化的历史观测;过去气候变化和古气候重建。

其次,我们的工作正式将全部三个估计,生产ECS的比3C略高中心估计。它还提供了ECS的范围附加限制:给予90%的机会,估计是2.3C和4.7C之间。留出的证据的线中的任何一个或使用不同的统计方法提供了一个“健壮”有效灵敏度的2.0C和5.7C之间估计。

这些限制意味着我们现在能够从气候模型,它不被用作证据本身的直接线比较这范围内的估计。凡相比,我们的范围内的一些气候模型具有较高的ECS,他们预计将在给定的排放路径下高估了未来气候变暖的水平。同样,如果低相比,我们的范围内,他们很可能低估了未来气候变暖。

证据结合线

反馈过程是地球如何应对二氧化碳浓度上升的一个重要因素。有正反馈 - 那些加强升温 - 和消极的 - 那些温暖浸湿。的正反馈的一个例子是,当加热熔融冰雪含义阳光少被反射并更被吸收,从而导致更多的升温。

我们研究了从观测,理论,详细的模拟和气候模型的证据。我们的分yabo亚博体育app下载析表明,低于2C ECS估计将需要有对全球变暖的负反馈,我们认为是非常不可能的。ECS。因此,仅此证据可以排除估计低于1.5℃。

观测到的变暖最新的证据进一步线。我们已经经历围绕气候变暖的1C但没有加倍的二氧化碳浓度。这一发现使得低于2C ECS值不太可能。空气污染和火山 - - 与实现,反馈过程可能启动了不同的形式在近几十年来比他们预计将在经营然而,从历史证据ECS的一个很好的估计是通过量化气溶胶的冷却效果的困难阻碍长期来看。这使得它从历史数据中单独排除非常困难了ECS的高值。

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是古气候证据的第三行,我们检查。气候变化这在地球遥远的过去发生的自然也可以帮助限制ECS如果有足够的资料。我们发现这两个最翔实的时期是末次盛冰期(大约20000年前),它是大约3至7C更冷比今天和温暖的中上新世时期(约1C到3C回暖比今天),发生大致有三种万年前。在末次盛冰期期间冷却限制提供最佳的单一证据表明,高ECS值是不可能的。

当证据的线一起处理,使组合的证据开始,以排除高和低ECS值上ECS这些约束变得更强健...

排除高ECS值:如果真ECS值均超过4.5℃,云反馈将需要更多的放大不是通过卫星数据显示。未来的反馈也将需要更多的放大比已经超过历史同期。此外,在地球冰盖的变化和灰尘在末次盛冰期的干燥条件下沉积需要被严重高估。

排除低ECS值如果真ECS值均小于1.5℃,未预料到的新的强烈冷却云反馈过程将需要被发现。此外气溶胶需要贡献了接近零的冷却效果或在历史时期的气候甚至变暖效应。此外,中新世估计变暖将需要被高估。

我们通过执行一套统计检验认为证据存在错误的所有行的可能性。我们的测试还评估了证据特殊部件的依赖。这些测试使我们能够定居在ECS的最终范围文件中提出,但只有大量的数学和视频会议的讨论之后。

以下图表所示的结果在隔离的证据每行,每个框指示在有效气候敏感性的50%的可能性范围。

从证据每一行独立计算有效气候敏感性,以及组合的似然度的50%的可能性范围。需要注意的是上界的历史,只有估计的约束很差,超过8℃。通过使用Highc亚慱官网harts,在Sherwood等基于图20碳简要图。(2020年)。
从证据每一行独立计算有效气候敏感性的50%的可能性范围。请注意,上限历史 - 仅估计的甚少约束,并且是> 8C。通过使用Highc亚慱官网harts,在Sherwood等基于图20碳简要图。(2020年)。

高配车型对比

本文中的同期的数字显示,部分CMIP6模型外ECS范围文中给出,无论是在高端和低端。

我们的研究表明,在我们范围的ECS外模型不太可能代表真正的ECS,并且可以,因此,可以预期要么高估或低估未来的温度变化。

然而,我们的研究是不明确的,仍然有空间的统计值在ECS的高端,特别是因为这是能力不如我们的低端限制。因此,我们的工作不能明确排除这些高端机型。

进一步,其他研究已经发现,在许多方面与高ECS值模拟得到改善。因此,它仍然是一个有用的预防措施,评估未来的风险时,包括这些高ECS模式。

舍伍德,S。等。(2020)采用的多条证据,地球物理评论地球气候敏感性的评估doi.org/10.1029/2019RG000678

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