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奥地利维也纳日出时马尔菲尔德的风力涡轮机
奥地利维也纳,日出时分马尔菲尔德的风力涡轮机。 信贷:毛里求斯图像股份有限公司/阿拉米股票照片。
气候状况
2020年10月23日7:00

气候状况:2020年有望成为有记录以来最暖的一年

泽克·豪斯的父亲

泽克·豪斯的父亲

2020年10月23日上午7:00
气候状况 气候状况:2020年有望成为有记录以来最暖的一年

虽然由于许多原因,今年将是值得纪念的一年,但现在更有可能的是,2020年也将是自19世纪中期有可靠记录以来地球表面最温暖的一年。

这一点更为显著,因为它将缺少任何主要的厄尔尼诺事件–这一因素促成了以往大多数创纪录的暖年。

然而,由于还有三个月,仍有一些不确定性。热带太平洋的拉尼娜现象有可能导致气温变冷,从而获得第二名——至少在世界各地不同研究小组制作的一些全球气温记录中是这样。

今年前9个月,主要温室气体二氧化碳的浓度创下了纪录,甲烷,和一氧化二氮–在大气中。北极海冰的范围在夏季的大部分时间里都处于历史最低水平,而夏季的最低值则随着气温的升高而出现有记录以来第二低2012年之后。

虽然气候记录是突出地球变暖的有用基准,但随着时间的推移,气温、海冰和其他气候因素的变化要比任何一年创造一个新的记录重要得多。

在过去的50年里有一个明显的变暖趋势,同时在最近几年的一些潜在加速的数据集中也有暗示。同样,海冰的范围和体积都在随着时间的推移而明显下降。

表面温度显示出创纪录的温暖

2020年的前9个月非常温暖。Carbon Brief分析了六个不同研究小组的记录,这些研究小组报告了全亚慱官网球地表温度记录:美国宇航局;诺阿;大都会办公室哈德利中心/UEA;伯克利地球;考坦和路;和哥白尼/ECMWF.

下图显示了自1970年以来每年的温度异常(相对于1981-2010年平均温度的变化),以及2020年前9个月的平均值。(注:在撰写本报告时,哈德利/UEA或考坦和韦的温度记录还没有9月份的数据。)

全球年平均地表温度和2020年至今的温度
年全球平均地表温度美国宇航局GISTEP,NOAA全球温度,哈德利/UEA哈德克鲁特4,伯克利地球,考坦和路哥白尼/ECMWF(线),以及到目前为止的2020年温度(1-9月,彩色点)。根据1981-2010年基线绘制的异常。碳纤维简图亚慱官网海图.

地表温度记录显示,自1970年以来,全球变暖约为0.9摄氏度,每十年变暖率约为0.18摄氏度。在2020年,许多月份都创造了新的温度记录,尽管由于使用了不同的观测结果,不同数据集的结果略有不同,调整测量技术随时间的变化,以及填补测量之间差距的方法。

下表显示了月份的排名,“1”表示该月份有记录以来最热的温度。历史上最热的月份或并列最热的月份以绿色突出显示。

美国宇航局GISTEP 哈德利/UEA哈德克鲁特4 NOAA全球温度 伯克利地球 科坦威 哥白尼/ECMWF
第二 第一 第一 第二 第二 第一
二月 第二 第二 第二 第二 第二 第二
三月 第二 第二 第二 第四 第二 第四
四月 第一 第二 第二 第一 第一 第二
五月 第一 第一 第一 第一 第一
六月 第一* 第四 第三 第一 第二
七月 第二 第四 第三 第一 第三
八月 第三 第二 第二 第三 第四
九月 第一 第一 第一 第一
不同数据集的2020年气温月排名。请注意,哈德利、伯克利和考坦的历史可以追溯到1850年,美国宇航局和美国国家海洋和大气管理局的历史可以追溯到1880年,哥白尼/ECMWF从1979年才开始使用。*2020年6月美国宇航局的数据与2019年的数据完全一致。

在2020年的9个月中,有6个月——1月、4月、5月、6月、7月和9月——在至少一个全球地表温度数据集中出现了创纪录的温度。一年中的所有月份都至少有一个数据集出现了第二个或第四个最热的月份,没有任何数据集的月份低于有记录以来的第四个最热月份。

下图显示了2020年迄今为止的气温(红线)与NASA GISTEMP数据集(使用其新的版本4). 它显示了一年中每个月的温度,从一月到全年平均温度。

NASA GISTEMP提供的2012年至2020年各月迄今的温度。
从2012年到2020年每个月的年迄今温度美国宇航局GISTEP. 根据1981-2010年基线绘制的异常。碳纤维简图亚慱官网海图.

而2016年的温暖是由超级厄尔尼诺事件支撑的这在今年晚些时候就消失了在厄尔尼诺中性条件下,其异常的早年温暖发生在2020年。

很可能拉尼娜现象日益严重在接下来的几个月里,热带太平洋地区的气温将适度降低,但其主要影响将在2021年显现,因为全球气温往往落后于太平洋厄尔尼诺地区三个月左右.

虽然预测拉尼娜和厄尔尼诺事件的过程具有挑战性,但它确实可能使2021年的气温至少比2020年略低。

下图显示了ENSO预报模型由不同的科学小组制作,每种型号的平均值用红、蓝、绿粗线表示。高于0.5摄氏度的正值反映厄尔尼诺现象,低于-0.5摄氏度的负值反映拉尼娜现象。

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的三个月预报模式尼诺3.4区(三月、四月、五月——妈妈——等等)。学分:CPC/IRI ENSO预测.

更新2020年温度预测

利用今年前9个月的数据,加上过去和预测的未来ENSO状况,Carbon Brief对每一个不同的地表温度记录做出了2020年气温最有可能到达的地点的预测。亚慱官网

结果如下图所示。1979年至2019年的年温度以黑色显示,而基于一年前6个月的2020年年温度的可能范围(95%置信区间)以红色条显示(详情见末尾的方法注释)。

全球年平均地表温度和2020年估计值
全球年平均地表温度和2020年估计值美国宇航局GISTEP,NOAA全球温度,哈德利/UEA哈德克鲁特4,伯克利地球哥白尼/ECMWF. 根据1981-2010年基线绘制的异常。详见下文方法注释。碳纤维简图亚慱官网海图.

根据今年迄今为止的气温,2020年在最暖年份排行榜上排名的可能性如下表所示。

美国宇航局GISTEP 哈德利/UEA哈德克鲁特4 NOAA全球温度 伯克利地球 科坦威 哥白尼/ECMWF
第一 83% 61% 52% 55%
第二 17% 39% 48% 43%
第三 1% 0% 0% 2%
第四 0% 0% 0% 0%
每个数据集2020年温度等级的估计概率,最可能的结果以粗体显示。请注意,这些概率不包括每个记录的测量不确定度,只包括最佳估计。缺失值表示尚未报告9月份温度的数据集。有关详细信息,请参见末尾的方法说明。

在碳简报结束后的三个月里亚慱官网气候状况季度报告,在美国宇航局和哥白尼的数据集中,2020年成为有记录以来最温暖的一年的可能性有所下降,但在美国国家海洋和大气管理局和伯克利的数据集中,这种可能性有所上升。特别是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)从2020年创造新纪录的几率只有43%到61%(NOAA自己的模型给出了一个数据集)65%的可能性稍高).

同样,在目前报告的所有数据集中,2020年不是有记录以来最热或第二热(2016年之后)的年份的可能性也非常小。

随着每个月数据的增加,预计2020年全年气温的不确定性将减少,因为剩下的几个月将改变平均值。下图说明了这一现象,显示了2020年年度温度的最佳估计值(红色)和不确定性范围(黑色胡须)随着每增加一个月的数据而在一年中发生变化。

年全球平均地表温度哥白尼/ECMWF2016年(蓝线)、2019年(黑点)以及一年中每个月的预测(红点和黑须)。碳纤维简图。亚慱官网

当前温度与模型预测一致

气候模型根据对未来排放量、温室气体浓度和其他因素的不同假设,提供基于物理的未来变暖估计气候影响因素.

下图显示了本报告中的各个预测模型的范围政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告–统称为CMIP5型号–1970年至2020年间,灰色阴影和所有模型的平均投影以黑色显示。个别观测温度记录用彩色线表示。

在这些模型中,对2005年以前的气温的估计是利用已知的过去气候影响的“事后预测”,而对2005年以后的气温预测则是基于对情况可能如何变化的估计的“预测”。

1970年至2020年CMIP5模式和观测的12个月全球平均地表温度
12个月全球平均地表温度CMIP5型号以及1970年至2020年间的观测结果。2005年以后的车型使用RCP4.5强制力。它们包括海洋表面温度和陆地表面空气温度与观察结果相匹配. 根据1981-2010年基线绘制的异常。碳纤维简图亚慱官网海图.

虽然2005年至2014年间,全球气温略低于气候模型预测的升温速度,但过去几年却相当不错接近模型平均值. 这一点尤其适用于全球完整的温度记录例如美国宇航局(NASA)、伯克利地球公司(Berkeley Earth)和哥白尼/ECMWF再分析,其中包括对整个yabo亚博体育app下载北极的温度估计。最近几个月,气温略高于模型平均值。

温室气体浓度创历史新高

由于化石燃料、土地利用和农业的人类排放,温室气体浓度在2020年达到新高。

三种温室气体——二氧化碳、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)——是人类活动捕获的大量额外热量的来源。到目前为止,二氧化碳是最大的因素,约占全球变暖的50%辐射强迫“从1750年开始。甲烷占29%,N2O占5%左右。剩下的16%来自其他因素,包括一氧化碳,炭黑卤化碳,如氟氯化碳。

人类排放的温室气体使大气中的二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的浓度上升到至少20年来的最高水平几百万年–如果不是更长的话。

下图显示了这些温室气体的浓度,单位为百万分之几20世纪80年代初至2020年6月,二氧化碳(ppm)和甲烷和一氧化二氮的十亿分之一(ppb)(目前可用的最新数据)。

二氧化碳、甲烷、甲烷、甲烷和一氧化二氮的全球浓度。
二氧化碳、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)的全球浓度。根据美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室. 请注意,y轴不是从零开始的。碳纤维简图亚慱官网海图.

大气中CH4的浓度在经历了1999年的平稳之后,在2006年又开始上升。自2014年以来,这一增长速度进一步加快,此后每年大致呈线性增长8个百分点。与CO2和N2O不同,CH4的大气寿命相对较短,不会在大气中长期积累。这意味着——一级近似值——大气中的CH4水平与过去十年的排放水平成正比。如果排放量保持不变,大气中的CH4将持平,而排放量的增加将表现为大气中CH4的增加。另一方面,如果二氧化碳和氧化亚氮排放量保持不变,大气浓度将继续增加。

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然而,随着时间的推移,大气清除CH4的能力发生了一些复杂的变化(通过与大气的相互作用)OH分子)近年来甲烷浓度的上升强烈建议全球甲烷排放量也在不断增加。

北极海冰出现夏季第二低值

北极海冰面积在2020年夏天的大部分时间都处于极低水平,在7月份每天都创下新纪录。这些记录指的是20世纪70年代末开始的极地观测卫星时代。

夏季最低气温通常出现在9月下旬有记录以来第二低. 今年北极地区的海冰恢复也异常缓慢,10月中旬的海冰达到了每年这个时候的历史最低水平。

南极海冰面积接近2020年前10个月的长期平均值。

下图显示了2020年北极和南极海冰的范围(红色和蓝色实线)、1979年至2010年的历史范围(阴影区域)和历史低点(黑色虚线)。与全球温度记录不同的是,海冰数据每天都会被收集和更新,使得海冰的范围可以一直观察到现在。

来自美国国家冰雪数据中心的北极和南极每日海冰范围。
北极和南极每日海冰范围从美国国家冰雪数据中心. 粗线表示2020年的每日值,阴影区域表示两个标准差范围1979年至2010年间的历史价值。黑色虚线显示了每个极点的历史低点。碳纤维简图亚慱官网海图.

下图显示了自20世纪70年代末以来北极海冰明显而稳定的减少,顶部颜色较深(早些年)而较浅(最近几年)则要低得多。

夏季海冰的减少尤为明显。今年,在2020年9月最小海冰量期间,海冰量仅为20世纪70年代末和80年代初的一半。

从1979年到2020年10月中旬,美国国家冰雪数据中心提供的北极和南极每周海冰范围
北极和南极每周海冰范围从美国国家冰雪数据中心从1979年到2020年10月中旬。碳纤维简图亚慱官网海图.

然而,海冰的范围只能说明一部分。除了冰的范围减少之外,剩下的海冰往往比过去覆盖该地区的冰更年轻、更薄。

下图使用了泛北极冰洋模拟和同化系统的数据(皮瘤),显示了1979年至2020年间北极每年的海冰厚度。海冰量在2020年是有记录以来第四低的,在过去几十年中,海冰量有明显的下降趋势。

1979年至2020年9月北极海冰量异常皮瘤.

方法论注释

A统计多元回归该模型被用来估计提供温度记录的各组可能在2020年的年温度范围。该模型采用了一年前9个月的平均气温、最新月气温值(2020年9月)的平均值ENSO 3.4区域值在一年的前九个月和平均预测ENSO 3.4值在一年的最后三个月来估计年气温。该模型训练了1950年至2019年(或1979年至2019年)期间这些变量与年气温之间的关系哥白尼/ECMWF再分析数据集yabo亚博体育app下载). 然后,该模型使用这种拟合来预测各组最有可能的2020年年值,以及95%的置信区间。2020年最后6个月的ENSO 3.4区域预测值取自NMME模型均值预测.

利用回归模型的输出,假设正态分布一系列的结果。这使我们能够估计2020年可能的年值中有多少百分比高于或低于前几年的温度。

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