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夕阳下的红日笼罩在俄罗斯工厂烟囱冒出的烟雾中。 信用:Stanislav Okulov / Alamy股票照片。
气候状况
2021年1月14日16:00

气候状况:2020年以最热烈的纪录的关系

齐克Hausfather

齐克Hausfather

01.14.21
齐克Hausfather

齐克Hausfather

下午1:00 14.01.2021 |
气候状况 气候状况:2020年以最热烈的纪录的关系

根据目前所有的官方气候数据,2020年的世界表面温度被证实与2016年是有记录以来最热的一年。

在这篇文章中,“碳简报”解释了为什金宝搏bet188么这一年在地球的海洋、大气、冰冻圈和表面被证明是如此非凡的一年。

去年,地球气候创下了多项纪录:

记录温暖的表面温度

2020年的全球表面温度异常温暖。美国宇航局的数据显示,这是有记录以来最热的一年,而来自美国国家海洋和大气管理局伯克利地球哥白尼ERA5以及最新更新的哈德利中心/东英吉利大学HadCRUT5记录上它是第二暖的。

在所有情况下,2020年和2016年平均气温的差异小于0.03℃,而全球记录只能预测目前的温度在0.05摄氏度左右。这意味着科学家无法确定2020年是否比2016年更冷,而这两个年份被认为是有记录以来最热的一年。

2016年的气温被提升到了几分之一度最大的一个厄尔尼诺过去世纪的活动。相比之下,2020年是特征今年下半年发生了La Niña事件,很可能对自然降温产生了影响。

值得注意的是,一个La Niña年份可以与几年前有记录以来最热的El Niños年份相媲美,这说明人类温室气体排放正在对全球气温产生强大的影响。

全球地表温度记录可以计算出追溯到1850年,不过有些研究小组选择从1880年开始记录,那时有更多的数据。在1850年之前,有一些特定地区的记录,但还不够广泛,不足以以合理的精度计算全球气温。这些记录是通过合并创建的船和测量技术利用陆地气象站的表面气温读数(哥白尼ERA5是个例外,因为它使用天气模式再分析).

下面的图表显示了自1850年以来的全球气温记录,其中相对于1880-1899年的温度显示了自那时以来的变暖前工业化时期

从1850年到2020年的全球平均地表温度。
从1850年到2020年的全球平均地表温度。数据来自美国国家航空航天局GISTEMPNOAA GlobalTemp哈德利/ UEA HadCRUT5伯克利地球和碳简短金宝搏bet188的原始温度记录。1979-2000温度从哥白尼ERA5(重新分析记录始于1979年)。根据1880-1899年的基线绘制的异常图显示自前工业化时期以来,全球变暖。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

2020年的温度在1.2C和1.3C之间比19世纪晚期(在1880年至1900年之间)温暖,这取决于所选择的温度记录。它们连续第七年表示,全球气温超过大多数数据集的最高产业水平和大多数数据集中高于1.2℃的第三年。

在上一年中显示的数据的更新中,碳简介金宝搏bet188气候状况现在使用新的HadCRUT5而不是HadCRUT4(见近期碳简报分析金宝搏bet188HadCRUT5的详情)。考坦和韦的记录不再显示,因为它在很大程度上与HadCRUT5是多余的;它使用相同的数据和类似的方法来填充数据间隙。(卡谭和方式创建来处理hadcru4中的数据间隙。)

过去一个世纪的全球变暖不是什么原因造成的调整根据下面的温度记录。上图包括由Carbon Brief计算出的“原始记录”线(虚线表示),使用的数据不因测量技术的变化而作任何调整或修正。金宝搏bet188在整个1850-2020年期间调整温度记录实际上倾向于显示比原始数据更少。

过去六年的记录比以往任何年份都要温暖。这可以在下面的伯克利地球图中看到。每条阴影曲线代表当年的年平均气温。曲线越向右,温度越高。

每年曲线的宽度反映了年温度值的不确定性(由诸如测量技术的变化和世界上某些地区的测量地点比其他地区少等因素造成的)。

估计数据和电力使用用于流媒体视频
每年的全局平均表面温度相对预先推动其各自的不确定性(曲线宽度)伯克利地球.请注意,此处示出了热温相对于1850-1900期间的温度。由图产生的数字罗伯特·罗德博士

下图是过去50年全球表面温度记录的放大图。这幅图以1981年至2010年的较近时期为基准,以便更清楚地了解过去几十年气温记录的差异。需要注意的是,1981-2010年的气温比1880-1900年工业化前的气温高0.6到0.75摄氏度,这取决于所使用的记录。

1970-2020年的气温数据,采用1981-2010年的基线期。
与第一个数据相同,但使用的是1970-2020年的数据和1981-2010年的基线期。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

2020年地表变暖的模式

把全球地表温度作为衡量气候变化的关键指标,这一点很重要,但它可能掩盖全球各地不同的变化速度。

例如,虽然大多数地球表面被海洋覆盖,但几乎所有人类住区和活动都在陆地区域。这片土地的变暖比1970年以来的多年来,比海洋更快地变暖了大约70%。

下图显示了黑色,仅橙色的陆地温度的全球平均表面温度,以及蓝色的海洋温度。它基于Hadcrut5数据从1850-1978和Copernicus / ErA5数据的组合,如在写作时,只有ERA5释放了将土地和海洋温度分别计算到2020年底所需的数据。

从1850年到2020年的全球平均地表温度。
从1850年到2020年的全球平均地表温度。数据来自哈德利/ UEA HadCRUT5从1850年到1978年哥白尼ERA5从1979 - 2020年(因为重新分析记录于1979年开始)。通过最小化1981-2010周期之间的重叠来组合两个数据集。异常绘制了1850-1899基线,以便自工工业期间显示变暖。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

该数据集显示,自工业化前时期(1850-1899)以来,全球总体变暖幅度约为1.3摄氏度,而陆地地区的变暖幅度要大得多——平均变暖1.9摄氏度。相比之下,海洋变暖的速度要慢得多——自前工业时代以来,大约只有1摄氏度。(见金宝搏bet188他最近发表了一篇关于为什么陆地和海洋变暖的速度不同的客座文章。)

陆地和海洋的不同部分也在以不同的速度变暖。2020年的变暖覆盖了世界的大部分地区,其中北极、西伯利亚、欧洲、中南美洲、中东、北太平洋和南冰洋的高温尤为明显。下图来自伯克利地球,显示了这一年全球平均气温的异常情况。

表面温度-异常- 2020
2020的表面温度异常伯克利地球.请注意,Berkeley使用1951-1980基线来计算异常。

基于一个分析根据伯克利地球研究,2020年是自以下45个国家有仪器记录以来最热的年平均气温:安道尔、安提瓜和巴布达、阿根廷、白俄罗斯、比利时、伯利兹、玻利维亚、哥伦比亚、古巴、吉布提、多米尼加、爱沙尼亚、密克罗尼西亚联邦、斐济、芬兰、法国、冈比亚、危地马拉、几内亚比绍、洪都拉斯、牙买加、日本、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马尔代夫、马绍尔群岛、墨西哥、摩尔多瓦、瑙鲁、秘鲁、刚果共和国、俄罗斯、圣基茨和尼维斯、塞内加尔、塞舌尔、塞拉利昂、所罗门群岛、索马里、瑞典、台湾、图瓦卢、乌克兰、瓦努阿图和委内瑞拉。

下面的图表同样来自伯克利地球大学,显示了2020年世界上最暖或最冷的地区。值得注意的是,虽然地球上大部分地区都创下了新的温暖记录,但没有一个地方的年平均气温是有记录以来最冷的。

2020年的平均年气温记录显示,世界上最温暖的5个地区之一
2020年平均年度温度记录的五个最温暖(蓝色)的五个最温暖(红色)中的世界地区。来自伯克利地球

观察追踪气候建模预测

气候模型提供基于物理的估计,对未来排放,温室气体浓度和其他不同的不同假设给予不同的假设climate-influencing因素

在这里,碳简金宝搏bet188介两组不同的气候模型 - 旧模型(CMIP5)在2013年使用第五次评估报告(AR5)政府间气候变化专门委员会(IPCC)和新模型(CMIP6),为即将到来的2021年IPCC第六次评估报告编写。

在CMIP5中,对2005年之前气温的模型估计是利用已知的过去气候影响的“后报”,而对2005年以后气温的预测是基于对事物可能变化的估计的“预测”。另一方面,CMIP6模型的预测一直持续到2014年。

下图显示了自1850年以来CMIP5模型的预测范围,以及中间路线下到2100年的未来预测范围RCP4.5排放的场景。黑线为38种不同模型的平均值,灰色区域为95% (两个σ)模型投影范围。观测温度被绘制在气候模式数据的顶部,个别观测记录用彩色线表示。

CMIP5模型的年度全球平均水平温度和1850年至2100之间的观察
年度全球平均水平表面温度CMIP51850年至2100年的模型和观测(观测到2020年)。模型使用RCP4.52005年后的情景。它们包括海洋表面温度,在陆地上的海洋和表面空气温度与观测结果相符.关于1981-2010基线绘制的异常。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

这里显示的气候模型输出是混合的——也就是说,它们结合了陆地表面空气温度和海洋表面温度,与观测气候记录中测量的方式相同。这允许更精确的比较的两个。

过去170年的观测结果完全符合CMIP5气候模式的预测范围。2020年的气温非常接近模型的平均值。下图显示了过去70年(1950-2020年)气候模型和观测的放大图。它还包括一条虚线,显示非混合模型结果(例如全球表面空气温度)。

利用CMIP5和观测数据,从1950年到2020年的全球表面温度
与之前的图表相同,但时间是从1850年到2100年。模型使用RCP4.52005年之后的场景。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

虽然并不是所有参与CMIP6的模型都报告了在这篇文章撰写时的运行情况,但有足够多的33个模型同时具有历史和RCP4.5的未来变暖预测,从而能够与观测结果进行比较。下图显示了对CMIP6模式和1950年至2020年的观测结果的分析。(注意,只有非混合模型结果显示为CMIP6,因为混合CMIP6字段还没有被创建。)

利用CMIP6和观测数据,从1950年到2020年的全球表面温度
与之前的图表相同,但适用于CMIP6模型。模型使用RCP4.52014年后的情景。通过碳简短使用的图表金宝搏bet188高级园林

无论是在历史时期还是未来,CMIP6模式预测的变暖程度普遍高于CMIP5模式。近年来,CMIP6的观测值明显低于模式平均值,尽管仍在95%范围内(灰色区域)。

有关CMIP6新结果以及它们与前一代CMIP5模型的不同之处的更多讨论,请参阅碳简报金宝搏bet188CMIP6讲解员

在卫星记录中记录温暖

除了对世界陆地和海洋的表面测量外,卫星米一世crowave测深单位自1979年以来一直在提供全球较低的大气温度的估计。

这些测量,而受制于一些大的不确定性该报告还显示,2020年是创纪录的温暖年份——实际上与2016年持平,存在不确定性。

遥感系统(RSS)显示2020年是有记录以来最热的一年,比2016年略高,而来自阿拉巴马大学,亨茨维尔(UAH)显示它是第二温暖的,比2016年略冷。下面的图表显示了两个记录-红色的RSS和蓝色的UAH。

从RSS版本4和UAH Version 6的全球平均水平降低到1979  -  2020年
全球平均较低的对流层温度来自RSS版本4.(红色)和UAH版本6.(蓝色)从1979年到2020年,相对于1981年到2010年的基线。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

这些卫星测量对流层下层的温度,并捕捉地表上方约5公里处的平均温度变化。

大气层的该地区往往受到ELNiño和LaNiña的影响更强烈的影响,而不是表面和卫星记录在这些事件期间显示相应更大的升温或冷却尖峰。这就是为什么,例如,1998年作为卫星的最温暖的岁月之一,但不是在表面记录中。

这两个较低的对流层温度记录在21世纪初之后显示出了巨大的差异。RSS显示的总体变暖速率与地表温度记录相当相似,而UAH显示的近年来变暖速度比地表观测到的要慢得多。都有看到大调整近年来,与之前的记录相比,RSS变暖,UAH变冷。

海洋热含量达到创纪录水平

超过90%温室气体浓度增加所捕获的热量的一部分被地球上的海洋吸收了。

虽然由于自然变化,海洋表面温度每年略有波动,但海洋热含量的增加要平稳得多,而且在很多方面都是一种波动更可靠的指标地球变暖的影响——尽管历史记录较短。

根据世界气象组织的数据,去年海洋热含量创下了1958年有可靠记录以来的最高纪录中国科学院大气物理研究所188bet博彩公司怎么样(IAP-CAS),它维持一个最新的海洋热含量数据库。

下图显示了海洋深度在0至700米(浅蓝色条)和700至2000米(深蓝色)之间的区域每年的海洋热含量,这一区域包括了世界的大部分海洋。海洋变暖是相对于1958-1960年的平均值绘制的。

年度全球海洋热量或0-700米和700-2000米层。
年度全球海洋热含量(在Zettajoules - 十亿亿万焦耳,或10 ^ 21焦耳)为0-700米和700-2000米的层。数据来自Cheng等人2020.图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

2020年海洋热量含量明显高于2019年,下一个最热的一年。虽然2016年表面上是一个温暖的一年,但它只是海洋热含量的第六个最热烈的一年,作为ELNiño的活动,帮助2016年表面温度如此温暖重新分配的热量离开海洋,进入大气层。

海洋热含量1990年后明显加速,由于温室气体被捕获的热量增加并从中恢复Pinatubo.1992年的火山喷发,以及其后的大部分年份都创下了新的记录。

海平面继续上升

现代的海平面上升到了一个新的高度,由于组合熔化陆冰(如冰川和冰盖),水的热膨胀,因为它的温暖和变化土地蓄水.近年来,有更大的贡献从熔炼冰盖和冰川到海平面上升。

自20世纪90年代初以来,人们利用卫星上的高度计数据估计了全球海平面的上升。早期的全球海平面是通过全球潮汐测量网络重建的。这使得研究人员能够估计海平面是如何变化的自18世纪后期以来

下面的图表显示了5个不同的海平面上升数据集(彩色线),以及1993年之后NASA的卫星高度计测量数据(黑色)。(由于尚未公布全年海平面上升的数据,下图仅包含2019年底之前的数据。)

全球平均海平面上升数据
全球平均海平面上升数据来自教堂和白色2011年(红色),jevrejeva等人2014(黄色),雷和道格拉斯2011(灰色的),Hay等人2015年(浅蓝色)Dangendorf等人2019年(深蓝色)。1993年(黑色)至今的卫星高度计数据取自美国国家航空航天局.图表的金宝搏bet188使用高级园林

自1900年以来,海平面上升了0.18到0.2米(180-200毫米)。尽管近几十年来对海平面上升的估计基本一致,但1980年之前的估计差异更大。也有证据表明,在1993年后有高质量的卫星测高数据时,海平面上升速度加快。(见碳短暂金宝搏bet188的讲解员气候变化如何加速海平面上升。)

冰川熔体继续加速

科学家们使用各种遥感技术测量世界各地冰川的质量,以及通过格蕾丝地球重力场的测量雪落在冰川上和冰因融化而流失之间的平衡。产犊决定了冰川是随着时间的推移而变大还是变小。

一个叫做世界冰川监测服务追踪全世界19个不同地区164个不同的冰川。下图显示了1950年至2019年底全球平均冰川质量的变化情况(2020年的数据尚不清楚)。

据报道冰川融化米水当量,它衡量的是平均失去了多少质量。

全球平均冰川融解于1950  -  2018年世界冰川监测服务在米的水中等效。
全球平均冰川融化从1950-2018年世界冰川监测服务单位是米水当量。金宝搏bet188碳短暂使用高级园林

温室气体浓度达到新高

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年达到了新高。

三种温室气体,二氧化碳,甲烷(ch4)和笑气(一氧化二氮)-是人类活动产生的大量额外热量的罪魁祸首。到目前为止,二氧化碳是最大的因素,约占温室气体排放量增加的50%。辐射强迫从1750年开始。

甲烷占29%,一氧化二氮约占5%。剩下的16%来自其他因素,包括一氧化碳,黑碳卤烃,例如氯氟烃。

人类排放的温室气体使大气中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的浓度至少达到了最高水平几百百年——如果不是更长时间的话。

下图显示了这些温室气体的浓度百万分之(PPM)用于二氧化碳(蓝线)和甲烷(橙)和氧化亚氮(红色)的零件(PPB) - 从20世纪80年代初到2020年10月20日CH4和N2O的CO2和9月(最近的数据)目前可用)。

数据显示温室气体继续积累在大气中,尽管全球排放量暂时下降这是由于世界各地封锁造成的。

二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的全球浓度
全球二氧化碳、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)的浓度。根据NOAA的数据地球系统研究实验室.请注意,Y轴不会以零启动。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

北极海冰出现夏季第二低的最小值

2020年,北极海冰在北半球夏季的大部分时间里都处于历史最低水平。在7月、8月、10月和11月的大部分时间里,它创下了每日最低记录。它看到了第二个最低点自上世纪70年代末有记录以来,夏季最小海冰范围仅落后于2012年。

在9月的最小值之后,北极经历了异常缓慢的海冰恢复,尽管最近几个月已经恢复到略低于1979-2010年的长期平均水平。

与北极形成对比的是,在整个2020年,南极洲周围的海冰保持在长期平均范围内。

下图显示了一年中每一天的北极(红线)和南极(蓝线)海冰范围,以及它如何比较历史范围(相应的阴影)。

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.粗体线表示每日的2020值,阴影区域表示两个标准偏差范围从1979年到2010年的历史数据来看。黑色的虚线显示了每个极点的最低记录。图表由碳简报使用金宝搏bet188高级园林

在2020年夏天的大部分时间里,北极海冰的水平都非常低,这使得北海航线(比如东北航道)开通了航运记录了很长一段时间。

下面的伯克利地球图显示了每年北海航线开通的周期(蓝线)。2005年之前,北极很少形成开放的海洋通道;2020年(红线)东北通道连续开放3个半月。部分原因是西伯利亚异常变暖,以及该地区以北相关的无冰条件。

自1979年以来,北海航线每年开放

展望略冷的2021年

虽然La Niña事件可能有助于2020年下半年降温,但这些条件是将持续下去今年上半年。因为有延迟几个月在厄尔尼诺现象Niño或La Niña在热带太平洋达到峰值及其对全球温度的影响之间,目前La Niña的情况可能对2021年产生更大的影响,这就是为什么预计2021年比前两年更冷。

三组-英国遇见了办公室,美国宇航局的Gavin Schmidt博士,伯克利地球-已经预测了2021年的气温。这三种情况都表明,2021年很可能比2020年更冷。

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梅德办公室和伯克利地球都预测,它将在第五个最热烈的年度围绕着记录,最佳猜测第四到第七位(尽管它太早牢固地排除了冷却器或温暖的结果).

下图显示了基于伯克利地球分析的绿色可能2021温度结果的范围,水平黑条显示的平均估计值。

根据全球气温和拉尼娜现象以及2020年底的预测,从1850年到2020年的全球表面温度以及2021年的预测温度
从1850 - 2020年的全球表面温度,并在2020年底,基于全球温度和La Nina条件的预测到2021个温度和预测。来自伯克利地球

美国国家航空航天局投影有点高,最佳估计为2021年作为第三个最热烈的记录的最热年,具有第一和第六的可能范围。虽然目前尚不清楚具体因素正在推动这些预测之间的差异,但它可以部分地通过周围的不同假设部分地驱动LaNiña事件对2021个温度的影响。

下图中,施密特用黑色表示1980年至2019年的气温,用深蓝色表示2019年底对2020年的预测,用浅蓝色表示使用截至11月的数据进行的2020年预测,用绿色表示基于El Niño模拟条件的2021年预测。

预计- 2020和- 2021 -全球气温gistemp——nasa
预计2020年和2021年的NASA Gistemp的全球气温来自Gavin Schmidt博士

虽然预测到2021年将最终的任何确定性预测到了,但它将与前几个较低的少数人更加难以这样做。

对气候而言,重要的不是个别年份的排行榜。相反,这是全球气温的长期上升趋势是由人类排放的温室气体造成的.直到世界减少排放到净零,地球会继续变暖

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