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B7T95A自动排放 - 尾巴排气从镇上驾驶的汽车排队,在交叉路口等待交通。图像拍摄2009.确切日期未知。
Tailpipe排气,安克雷奇,阿拉斯加,2009。 信用:Daniel H. Bailey / Alamy股票照片。
全球气温
2017年12月13日16:59

分析:为什么科学家认为100%的全球变暖是由于人类

齐克Hausfather

齐克Hausfather

12.13.17
齐克Hausfather

齐克Hausfather

13.12.2017 | 4:59pm
全球气温 分析:为什么科学家认为100%的全球变暖是由于人类

人类对现代全球变暖的贡献程度是政治界的热烈辩论主题,特别是在美国。

在最近的一次国会听证会上,美国能源部长里克·佩里必威体育在线注册据说“站起来说全球变暖100%是由人类活动造成的,我认为表面上看,这是站不住脚的。”

然而,关于人类对现代变暖的biwei6868贡献的科学是相当清楚的。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据,自1950年以来,人类排放和活动造成的全球变暖约为100%第五次评估报告

这里碳简短必威手机官网研究影响地球气候的主要因素如何影响孤立的温度 - 以及他们的总体效应如何完全预测全球温度的长期变化。

必威手机官网碳简介分析发现:

  • 自1850年以来,几乎所有的长期变暖都可以通过温室气体排放和其他人类活动来解释。
  • 如果单独的温室气体排放是温暖的星球,我们希望看到比实际发生的更加热量。它们通过从人产生的大气气溶胶中冷却而抵消。
  • 将气溶胶预计2100明显下降这使得所有因素导致的全球变暖更接近于仅由温室气体造成的变暖。
  • 地球气候的自然变异不太可能在长期变暖中发挥重要作用。

动画by罗莎蒙德皮尔斯碳简短。必威手机官网图片通过Alamy Stock Photo。

人类引起了多少变暖?

在2013年的第五次评估报告中,IPCC概述了对政策制定者的摘要,即1951年至2010年的全球平均水平表面温度的一半以上的可能是由人类活动引起的。通过“极其可能”,这意味着在现代变暖的一半以上,有95%和100%的概率是由于人类。

这一点令人反感的陈述经常被误解,暗示现代变暖的人类责任在于50%到100%之间。事实上,正如美国宇航局的那样Gavin Schmidt博士已经指出,IPCC的暗示最好的猜测在观察到的全球变暖中,人类要为110%(从72%到146%不等)负责,而自然因素导致了过去50年的轻微降温。

类似的,最近的美国第四次国家气候评估发现1951-2010年观测到的升温中,93% - 123%是由人类活动引起的。

这些结论导致了一些困惑,即观察到的超过100%的变暖是如何归因于人类活动的。人类的贡献超过100%是可能的,因为自然气候变化与火山太阳活动很有可能导致过去50年的轻微降温,抵消一些与人类活动相关的变暖。

改变气候的“力量”

科学家们测量了影响到达并留在地球气候中的能量总量的各种因素。必威体育在线注册它们被称为“辐射力”。

这se forcings include greenhouse gases, which trap outgoing heat, aerosols – both from human activities and volcanic eruptions – that reflect incoming sunlight and influence cloud formation, changes in solar output, changes in the reflectivity of the Earth’s surface associated with land use, and many other factors.

为了评估每个不同迫使在观察到的温度变化中的作用,碳简短适应了必威手机官网简单的统计气候模型开发的Karsten Haustein博士和他的同事牛津大学利兹大学。该模型发现人类和自然气候施用与最佳匹配的关系,最佳匹配仅在全球和陆地地区观察到温度。

下图显示了自1850年始于创纪录 - 包括温室气体(红线),气溶胶(深蓝色),土地使用(浅蓝色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),臭氧(粉红色),太阳能(黄色)和火山(橙色)。

黑点显示出从中观察到的温度伯克利地球地表温度项目,而灰色线显示的是由所有不同类型的强迫因素组合而成的估计变暖

全球平均地表温度来自伯克利地球(黑点)和不同辐射强制(彩色线条)的模型影响,以及从1850年至2017年的所有强制(灰线)的组合。详情请参阅文章末尾的方法。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

所有辐射强制的组合通常与观察到的温度相当相当匹配。主要是达到一年到一年的变异性,主要来自elniño活动,这不是由强迫的变化驱动的。来自1900-1920和1930年至1950年的期间,在这个简单的模型中,在预计和观察的变暖中,有些更大的分歧是显而易见的,无论是在这个简单的模型中,还有更多复杂的气候模型

该图表亮点,在分析的所有辐射强制上,只有温室气体排放的增加只会产生过去150年的温暖程度。

如果单独的温室气体排放是温暖的星球,我们希望看到比实际发生的更加热量。

那么,所有其他因素都起了什么作用呢?

温室气体的额外变暖是由二氧化硫和其他化石燃料燃烧的其他产品抵消大气气溶胶。大气中的气溶胶均反射到空间的传入的太阳辐射,并增加高,反射云的形成,冷却地球。

臭氧是一种短暂的温室气体,捕获输出热量并使地球变暖。臭氧不会直接发射,但是当甲烷,一氧化碳,氮氧化物和挥发性有机化合物中脱落时形成在大气中。臭氧的增加直接归因于这些气体的人类排放。

在高层大气中,减少与之相关的臭氧氟氯化碳(CFCs)和其他卤代碳耗尽臭氧层具有适度的冷却效果。较低和上大气臭氧变化的净效应在一定程度上以十分之次地大气变化。

土地的变化使用了地球表面的反射率。例如,用领域取代森林通常会增加回到空间的阳光量,特别是在雪域。自1850年以来,土地利用变化的净气氛效应是适度的冷却。

由于它们注射硫酸盐气溶胶高入流层,火山对气候有短期的冷却效果,在那里他们可以保持高处几年,将入射的阳光反射回太空。然而,一旦硫酸盐向下漂移到表面,火山的冷却效果会消失。橙色线显示火山对气候的估计影响,在高达0.4℃的温度下具有大的向下尖峰,与主要爆发有关。

2009年1月3日,危地马拉圣地亚哥火山喷发。

2009年1月3日,危地马拉圣地亚哥火山爆发。资料来源:Stocktrek图像公司/ Alamy Stock Photo。

最后,太阳活动是由卫星在过去几十年测量和估计的基础上太阳黑子数目在更遥远的过去。太阳到达地球的能量以大约11必威体育在线注册年为一个周期略有波动。自19世纪50年代以来,太阳活动总量略有增加,但到达地球的额外太阳能量与所检测的其他辐射力量相比很小。必威体育在线注册

在过去的50年里,太阳能到达了地球必威体育在线注册实际上略有下降而气温却急剧上升。

人体强迫比赛观察到变暖

该模型的准确性取决于辐射强制估计的准确性。从大气二氧化碳浓度的某种类型的辐射强制可以直接测量并且具有相对较小的不确定性。其他人,如气溶胶,受到影响更大的不确定性由于难以准确测量它们对云层的影响。

这些占据了下图,其显示了自然迫使(蓝线)和人体强迫(红线)以及统计模型与每个人的不确定性。这些阴影区域基于200不同的辐射强制估计,并入研究试图估计每个值的范围。1960年以后的人为因素的不确定性增加,主要是在该点之后的气溶胶排放量的增加。

全球平均地表温度来自伯克利地球(黑点),以及1850年至2017年期间所有自然(蓝线)和人类(红线)辐射合力及其各自的不确定性(阴影区)的模拟影响。所有自然和人类的力量(灰色线)的组合也显示。有关详细信息,请参阅本文末尾的方法。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

总体而言,与所有人类强迫相关的变暖同意,观察到的变暖很好,显示了自1950年“现代”期间以来总量的约104%来自人类活动(自1850年以来的103​​%),这类似于IPCC报告的价值。综合的自然矫形表现出适度的冷却,主要由火山爆发驱动。

用于这种通过碳的简单统计模型用于这种分析的简单统计模型与科学家通常使用的更复杂的气候模型不同,以评估升温的人类必威手机官网指纹。气候模型不仅仅是“适合”强迫观察到温度。气候模型还包括空间和时间的温度变化,并且可以解释不同的辐射强制效果在地球的不同地区。

但是,在分析不同强调对全球温度的影响时,复杂的气候模型一般发现结果类似于简单的统计模型。下图,从IPCC的第五次评估报告中,显示了不同因素对1950年至2010年的温度的影响。观察到的温度以黑色显示,而人体强制的总和在橙色中显示。

IPCC图表显示IPCC第五评估报告的IGURE TS10。观测到的温度来自hadcru4。温室气体(GHG)是混合良好的温室气体,ANT是人类总强迫,OA是除温室气体(主要是气溶胶)之外的人类强迫,NAT是自然强迫(太阳和火山),内部变异是对几十年海洋循环和类似因素的潜在影响的估计。误差柱表示每一个的不确定度为1。

IPCC第五次评估报告的图TS10。观测到的温度来自hadcru4。温室气体(GHG)是混合良好的温室气体,ANT是人类总强迫,OA是除温室气体(主要是气溶胶)之外的人类强迫,NAT是自然强迫(太阳和火山),内部变异是对几十年海洋循环和类似因素的潜在影响的估计。误差柱表示每一个的不确定度为1。资料来源:联合国政府间气候变化专门委员会。

这表明,仅凭人类的力量就可能导致大约气温上升的110%。IPCC还在模型中包括了这段时期内内部变化的估计幅度,他们认为这个幅度相对较小,与自然力量的变化相当。

作为加比教授研究在爱丁堡大学讲述碳简介:“IPCC报告有一个估计,基本上表示最好的猜测是没必威手机官网有贡献[来自自然变异性]而不是那么多不确定性。”

陆地面积更加温暖

土地温度比过去世纪的平均全球气温更快地变暖,温度近年来达到了产业前期前的约1.7℃。然而,土地温度记录也会在时间上进一步回到全球温度记录,但是在1850年之前的时间是受到影响更大的不确定性

利用统计模型,人类和自然的辐射力都可以与陆地温度相匹配。在陆地温度和全球温度之间,人类和自然影响的程度略有不同。例如,火山爆发似乎对陆地有更大的影响,就像陆地温度一样可能更快地回应力量的快速变化。

下图显示了自1750年以来的每个不同辐射强制降落温度的相对贡献。

地表平均温度来自伯克利地球(黑点)和不同辐射强制(彩色线条)的建模影响(彩色线条),以及从1750年至2017年的时期组合所有强制(灰线)。通过碳简介使用必威手机官网高级园林

所有压力的组合通常与观测到的温度相当吻合,灰色线附近的短期变化主要是由El Niño和La Niña事件驱动的。在1850年之前,气温有更大的变化,反映了更早的观测记录中更大的不确定性。

在1930年和1940年前后仍有一段时间,观测结果超过了模型的预测,尽管这种差异没有全球气温的差异那么显著,而且1900-1920年的差异在陆地记录中也基本不存在。

18世纪末和19世纪初的火山爆发在陆地记录中非常突出。爆发的坦博拉山虽然当时的记录仅限于北半球的部分地区,因此很难对全球影响得出一个确定的结论。总的来说,火山使陆地温度降低的幅度几乎是全球温度的两倍。

将来会发生什么?

必威手机官网碳简介使用与每个强制因子相关的未来温度变化相同的模型。下图显示了2017年的观察,以及2017年后的辐射强制RCP6.0.在美国,未来的气候变暖将达到中到高水平。

全球平均地表温度来自伯克利地球(黑点)和模拟不同辐射强迫(彩色线)对1850年至2100年期间的影响。2017年后的强制措施RCP6.0.。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

当提供RCP6.0情景的辐射强迫时,简单的统计模式显示到2100年升温约3摄氏度,与气候模式发现的平均升温几乎相同。

如果排放量增加,预计CO2的未来辐射强制迫使迫使迫使。另一方面,气溶胶在今天的水平上投射到峰值2100明显下降这在很大程度上是由于对空气质量的担忧。气溶胶的减少将会加剧全球变暖,使所有辐射造成的全球变暖更接近仅由温室气体造成的变暖。RCP假设未来没有特定的火山爆发,因为这些爆发的时间是不可知的,而太阳输出继续其11年的周期。

这种方法也可以应用于地面温度,如下图所示。这里显示的是1750年到2100年之间的陆地温度,还有来自RCP6.0的2017年后的强迫力。

地表平均温度来自伯克利地球(黑点)和不同辐射强制(彩色线条)的模型影响从1750年到2100期。2017年后的迫在眉睫RCP6.0.。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

该土地预计将温暖大约快30%与整个地球一样,随着海洋的热温速度被海洋热量缓冲。在rcp6.0场景中,在模型结果中可以看到模型结果,其中陆地温暖了2100〜2100,在rcp6.0场景中全球范围内得到3c。

未来气候变暖的可能范围很广不同的rcp方案不同的值气候系统的敏感性,但所有这些都显示出类似的模式,即未来气溶胶排放量下降,温室气体对未来气温的影响更大。

自然变异性的作用

虽然来自太阳能和火山的天然强迫似乎并没有在长期变暖中发挥大部分作用,但还有自然的变化与海洋循环和海洋热量吸收的变化有关。

由于温室气体捕获的绝大多数能量是必威体育在线注册被海洋吸收海洋热量吸收速率的变化可能会对地表温度产生巨大影响,而不是大气。一些研究人员认为那个多型循环,如大西洋多型振荡(amo)和太平洋年代际振荡(PDO),可以在额外的规模上发挥作用。

虽然人类因素解释了所有的长期变暖,但有一些特定的时期似乎比我们的辐射强制最佳估算所解释的速度更快或冷却。例如,在1900年代中期期间,基于辐射的基于估计和观测的辐射估计和观测之间的模型可能是在该期间在自然变异的作用的证据。

许多研究人员研究了自然变化的潜力,以影响长期变暖趋势。他们发现它通常发挥有限的作用。例如,马库斯·休伯博士里特•Knutti博士大气和气候科学研究所biwei6868(IAC)在苏黎世找到了最大可能的贡献在过去的100年里,自然可变性约为26%(+/- 12%),在过去的50年里,18%(+/- 9%)。

Knutti告诉碳简介:必威手机官网

“我们永远无法完全排除自然的变异性大于我们目前的想法。但这是一个弱者的论点:当然,你可以从不排除未知的未知。问题是是否有强大,甚至任何证据。在我看来,答案是否定的。

模型近似获得短期温度变化。在许多情况下,他们甚至有太多。而长期,我们无法确定,因为观察有限。但强迫反应几乎解释了观察结果,所以没有来自20世纪的证据,我们缺少一些东西......

即使发现模型低估了内部可变性的三倍,内部可变性产生像观察到的那样大的趋势是极不可能的[少于5%的可能性]。”

相似地,马丁博士施和同事,也在IAC,最近分析了这个角色大西洋与太平洋多型自然变异性的影响。他们发现,“20世纪下半叶不到10%的全球变暖是由这两个海洋盆地的内部变异引起的,加强了大多数观察到的温暖对人为强制的归因”。

内部变化可能对区域温度有更大的作用。例如,上世纪30年代,在北极和美国产生了异常温暖的时期。然而,它在影响全球地表温度长期变化方面的作用似乎有限。

结论

虽然存在影响地球气候的自然因素,但火山的综合影响和太阳能活动的变化将导致过去50年来冷却而不是变暖。

在过去的150年里,全球变暖的目睹了温室气体排放和其他人类活动的预期几乎完美,两者都在这里检查的简单模型和更复杂的气候模型。对现代变暖的人类贡献的最佳估计约为100%。

一些不确定性仍然是由于自然变异性的作用,但研究人员表明海洋波动和类似因素不太可能成为一小部分现代全球变暖的原因。

方法

本文使用的简单统计模型改编自Haustein等人发表的全球变暖指数(2017年)。反过来,它基于Otto等人(2015年)模型。

该模型估计观察到气候变化的贡献,并消除了a的自然年度波动的影响多元线性回归观测到的温度以及对人类和自然气候变化驱动因素的响应。强迫响应由IPCC第8章的标准简单气候模式提供(2013年),但这些响应的大小由适合观察来估算。强制基于IPCC(2013)值,并使用来自的数据更新为2017年Noaa.。200种不同的压力是由Piers博士福斯特利兹大学,反映了强制估计的不确定性。一个Excel电子表格还提供了它们的模型。

该模型采用了伯克利地球观测记录,通过计算每一种不同的主要气候强迫的响应,而不是简单地计算总的人类和自然强迫。这衰变时间用于转换强制以强制响应的热响应被调整为一年而不是四年,以便对火山强制进行更好地反映观察中存在的快速响应时间。ElNiño和LaNiña(ENSO)事件的影响使用从Foster和Rahmstorf(proM)改编的方法从观察结果中取出2011年)和Kaplan ElNiño3.4索引当计算火山温度响应时,因为火山和ENSO之间的重叠会使经验估计复杂化。

每种单独强制的温度响应是通过从总人或自然系数的迫使响应来计算回归模型。回归模型也单独运行,用于陆地温度。通过从RCP6.0的迫使数据估计2018和2100之间的每个强制的温度响应,标准化以匹配2017年底的观察强制幅度。

使用A的总人和全天然温度响应的不确定性估计蒙特卡罗分析200不同的强制系列,以及估计的回归系数中的不确定性。这Python代码曾经运行模型是存档的GitHub.可供下载

2017年显示的观测数据在数字中显示的是基于年度前10个月的平均值,并且很可能是非常相似最终的年值。

来自这个故事的Sharelines
  • 为什么科学家认为全球变暖100%是由人类造成的

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