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B7T95A汽车排放尾气排气从汽车驾驶在城里,在一个十字路口在交通。图片拍摄的2009年。确切日期未知。
尾气排气,阿拉斯加安克雷奇,2009年。 信贷:丹尼尔·h·贝利除股票的照片。
全球气温
2017年12月13日16:59

分析:为什么科学家认为全球变暖是由于人类的100%

齐克Hausfather

12.13.17

齐克Hausfather

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

现代人类贡献全球变暖的程度是一个激烈争论的话题在政治圈里,尤其是在美国。

里克•佩里(Rick Perry)在最近的一次国会听证会上,美国能源部长必威体育在线注册说,”站起来说,100%的全球变暖是由于人类活动,我认为从表面上看,是站不住脚的”。

然而,现代科学对人类贡献变biwei6868暖是非常清楚的。人类排放和活动造成约100%的变暖观察到自1950年以来,根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告

这里碳简要必威手机官网探讨如何影响地球气候的每个主要的因素会影响温度隔离——以及他们的联合效应几乎完全预测全球气温长期变化。

必威手机官网碳简短的分析发现:

  • 自1850年以来,几乎所有的长期变暖可以解释为温室气体排放和其他人类活动。
  • 如果温室气体排放仅是地球变暖,我们期望看到三分之一比实际发生的变暖。他们从人类大气气溶胶冷却所抵消。
  • 气溶胶预计将到2100年显著下降总变暖,将所有因素接近仅从温室气体变暖。
  • 地球气候的自然变化不太可能发挥重要作用在长期变暖。

动画的罗莎蒙德皮尔斯碳简短。必威手机官网通过除股票照片图像。

气候变暖是由人类引起的多少?

在其2013年第五次评估报告中,IPCC在其总结为决策者表示,这是“非常有可能超过一半的全球表面平均温度增加“从1951年到2010年是由人类活动造成的。“极有可能”,这意味着有95%和100%之间的概率超过一半的现代气候变暖是由于人类。

这个有点复杂的语句经常被误解为暗示人类现代气候变暖的责任则介于50%和100%之间。事实上,美国宇航局Gavin Schmidt博士指出,IPCC的隐含的最佳猜测是人类负责观察到的变暖的110%左右(从72%到146%不等),与自然因素隔离导致轻微的冷却在过去50年。

类似的,最近的我们第四个国家气候评估发现93%到123%之间观察到的1951 - 2010年气候变暖是由于人类活动。

这些结论是如何导致了一些疑惑,超过100%的观测到气候变暖可以归因于人类活动。人类的贡献超过100%是有可能的,因为自然气候变化相关火山太阳活动最有可能会导致轻微的冷却在过去50年里,抵消全球变暖与人类活动有关。

“推手”,改变气候

科学家测量的各种因素影响的能量,达到和仍在地球的气候。必威体育在线注册他们被称为“辐射营力”。

这些作用力包括温室气体,即将离任的保温,气溶胶-人类活动和火山喷发反映传入的阳光和影响云的形成,太阳能输出的变化,地球表面的反射率的变化与土地利用有关,和许多其他因素。

评估每个不同的作用迫使在观察到的温度变化,碳短暂的适应必威手机官网简单的统计气候模型开发的卡斯滕博士Haustein和他的同事牛津大学利兹大学。这个模型之间的关系发现人类和自然气候营力和温度,最佳匹配观察到温度,在全球范围内和在陆地上地区。

下图显示了估计的作用不同气候强迫改变全球表面温度自1850年有记录以来——包括温室气体(红线),气溶胶(深蓝色),土地利用(浅蓝色),臭氧(粉红色),太阳能(黄色)和火山(橙色)。

黑点显示观察温度的伯克利地球表面温度项目,而灰色的线显示了估计的变暖营力的所有不同类型的组合。

频率的文章提到全球气候正义一词在英文媒体,2000 - 2021

全球平均地表温度伯克利地球(黑点)和建模的影响不同辐射营力(彩色线),以及所有营力的组合(灰色线)从1850年到2017年。有关详细信息,请参阅本文的最后方法。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

所有辐射营力一般的组合匹配长期观察温度的变化很好。有一些年际变化,主要从厄尔尼诺事件,这不是由营力的变化。也有时间从1900 - 1920和1930 - 1950年之间,一些较大的分歧明显预测和观察到的变暖,在这个简单的模型和更多复杂的气候模型

表强调,所有的辐射营力分析,只会增加温室气体排放产生的大小变暖有经验的在过去的150年里。

如果温室气体排放仅是地球变暖,我们期望看到三分之一比实际发生的变暖。

因此,所有其他因素扮演着什么样的角色?

额外的温室气体变暖正在抵消二氧化硫和其他形式的化石燃料燃烧的产物大气气溶胶。气溶胶在大气中传入的太阳辐射反射回太空和高的形成,增加反射云,冷却地球。

臭氧是一种短暂的温室气体,可以留住传出的热量和地球变暖。臭氧是没有直接排放,但时形成甲烷,一氧化碳、氮氧化物和挥发性有机化合物分解在大气中。增加的臭氧直接归因于人类这些气体的排放。

在高层大气中臭氧的减少相关氯氟烃和其他卤烃消耗臭氧层有适度的冷却效果。上下结合的净影响大气臭氧变化适度加热地球的十分之几个学位。

土地利用方式的变化改变地球表面的反射率。例如,替换一个森林的字段通常会增加阳光反射回太空,特别是下雪的地区。自1850年以来净土地使用变化的气候效应是一个适度的冷却。

火山有短期降温效果硫酸盐气溶胶的气候由于注入高到平流层,在那里他们可以保持在空中几年后,入射的太阳光反射回太空。然而,一旦硫酸盐漂移回落到表面,火山的冷却效果消失。橙色的线显示了估计火山对气候的影响,与大下行高峰温度高达0.4摄氏度与大爆发。

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2009年1月3日- Santiaguito喷发,危地马拉。信贷:Stocktrek图片,公司除股票的照片。

最后,太阳活动是衡量卫星在过去的几十年里,估计的基础上太阳黑子数在更遥远的过去。的能量到达地球从太阳上小幅波必威体育在线注册动周期约为11年。太阳活动有所增加,整体自1850年代以来,但额外的太阳能到达地球的数量比其他辐射营力小。必威体育在线注册

在过去的50年里,太阳能到达地球必威体育在线注册实际上略有下降,而气温急剧增加。

人类营力与观察到的变暖

这个模型的准确性取决于辐射强迫估计的准确性。某些类型的辐射强迫从大气中的二氧化碳浓度可以这样直接测量相对较小的不确定性。其他人,气溶胶等主题更大的不确定性由于难以准确测量对云的形成的影响。

这些占在下面的图中,显示结合自然营力(蓝线)和人类营力(红线)和统计模型的不确定性与每个同事。这些阴影区域是基于200个不同的辐射营力的估算,结合研究试图估计为每个范围的值。1960年之后在人为因素的不确定性增加,很大程度上增加在气溶胶排放。

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全球平均地表温度伯克利地球(黑点)和模仿的影响自然(蓝线)和人类的总和(红线)辐射营力与各自的不确定性(阴影区域)从1850年到2017年。所有的自然和人类的结合营力(灰色线)也显示。有关详细信息,请参阅本文的最后方法。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

总的来说,气候变暖与所有人类营力同意与观察到的变暖很好,显示大约104%的总“现代”时期以来的1950年来自人类活动自1850年以来(103%),这是类似于IPCC报告的价值。结合自然营力表现出适度的冷却,主要由火山喷发。

简单统计模型用于分析碳短暂不同于更复杂的气候模型通常被科学家用来评估人类的指纹在变暖。必威手机官网气候模型并不简单“适合”营力观察到的温度。气候模型还包括温度变化在时间和空间,并可以为不同的帐户辐射营力的功效在地球的不同地区。

然而,当分析不同营力对全球气温的影响,复杂的气候模型一般找到的结果类似于简单的统计模型。下图,从政府间气候变化专门委员会第五次评估报告,显示了不同的影响因素对温度从1950年到2010年。观察温度显示在黑色,而人类的推手是橙色的总和。

IPCC图显示igure TS10从政府间气候变化专门委员会第五次评估报告。从HadCRUT4观测到的温度。温室气体都是温室气体混合,蚂蚁是人类总营力,办公自动化是人类营力除了温室气体(主要是气溶胶),NAT是自然营力(太阳和火山),和内部变化是一个估计的潜在影响数十年海洋循环和类似的因素。误差线显示one-sigma不确定性。
图TS10从政府间气候变化专门委员会第五次评估报告。从HadCRUT4观测到的温度。温室气体都是温室气体混合,蚂蚁是人类总营力,办公自动化是人类营力除了温室气体(主要是气溶胶),NAT是自然营力(太阳和火山),和内部变化是一个估计的潜在影响数十年海洋循环和类似的因素。误差线显示one-sigma不确定性。资料来源:联合国政府间气候变化专门委员会。

这表明人类营力就会导致大约110%的观察到的变暖。IPCC还包括内部变化的大小估计模型在此期间,他们认为是相对较小的,而且与自然营力。

作为加比教授研究爱丁堡大学的告诉碳简短:“IPCC的报告估计,基本上是说最好的猜测不是没有必威手机官网贡献(从自然变化)不确定性。”

土地区域变暖更快

土地温度已经明显升温速度比全球平均气温在过去的一个世纪,气温达到约1.7 c高于工业化前水平近年来。土地温度记录也会更久远的时间比全球温度记录,虽然之前1850年更大的不确定性

人类和自然辐射营力可以与土地使用统计模型温度。人类和自然营力的大小将土地和全球气温之间有点不同。例如,火山喷发似乎在陆地上有较大的影响,如土地温度可能的反应更快营力的快速变化。

下面的图显示了不同辐射强迫的相对贡献土地温度自1750年以来。

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土地平均表面温度伯克利地球(黑点)和建模的影响不同辐射营力(彩色线),以及所有营力的组合(灰色线)从1750年到2017年。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

所有营力一般的组合匹配观察温度很好,短期可变性在灰色线主要由厄尔尼诺和拉尼娜事件。有更多的温度变化在1850年之前,反映了更大的观测记录,远的不确定性。

仍有一段时间在1930年和1940年观测超过模型预测,尽管差异不太明显比全球气温和1900 - 1920年的分歧主要是在土地记录没有。

火山爆发在1700年代末和1800年代初大幅土地记录中脱颖而出。爆发的坦博拉火山1815年在印度尼西亚可能冷却温度的土地大规模1.5摄氏度,虽然当时记录仅限于部分北半球和,因此,很难对全球的影响得出明确的结论。一般来说,火山冷却温度的土地几乎是全球气温的两倍。

将来会发生什么事吗?

必威手机官网碳短暂使用相同的模型项目未来温度变化与每个迫使关联因素。下图显示观察2017,随着未来2017年后辐射营力RCP6.0未来的气候变暖,一个中级到高级的场景。

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全球平均地表温度伯克利地球(黑点)和建模的影响不同辐射营力(彩色线)从1850年到2100年。营力2017年后从RCP6.0。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

当提供辐射营力对于RCP6.0场景,简单的统计模型显示了气候变暖的3 c到2100年,几乎相同的平均变暖气候模型发现。

未来的辐射强迫二氧化碳有望继续增加如果排放上升。气溶胶,另一方面,预计将达到今天的水平,到2100年显著下降,在很大程度上出于对空气质量的担忧。这减少气溶胶会提高总体变暖,使总变暖从所有辐射强迫接近仅从温室气体变暖。RCP场景假设没有具体的未来的火山爆发,这些的时机是不可知的,而太阳能输出继续它的11年周期。

这种方法也可以应用于土地温度,如下图所示。这里,陆地温度显示在1750年到2100年之间,与2017后从RCP6.0营力也。

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将温暖的土地大约快30%比地球作为一个整体,在海洋变暖的速度是由海洋热缓冲吸收。这是在模型的结果,土地变暖约4 c相比,到2100年全球3 c RCP6.0场景。

有一个广泛的未来气候变暖的可能不同的RCP场景和不同的值气候系统的灵敏度下降的,但都显示了类似的模式未来温室气体强迫气溶胶排放和更大的作用在未来的温度。

自然变化的作用

而自然营力从太阳和火山似乎并不扮演的角色在长期变暖,也有自然的变化与海洋相关的周期和海洋吸收热量的变化。

绝大多数的能源被温室气体必威体育在线注册被海洋吸收而不是大气,海洋热吸收速率的变化可能有大量对地表温度的影响。一些研究人员认为数十年的周期,如大西洋数十年震荡(AMO)和太平洋年代际振荡(PDO),可以扮演一个角色在年代际尺度变暖。

虽然人为因素解释所有的长期变暖,有一些特定时期出现的加热或冷却速度比可以解释基于我们的辐射强迫的最佳估计。例如,温和不匹配之间的辐射forcing-based估计和观察在1900年代中期可能对自然变化的证据作用。

许多研究人员检查潜在的自然变化影响长期变暖的趋势。他们发现,通常起有限的作用。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自然变化的26%左右(+ / - 12%)在过去的100年里,18%(+ / - 9%)在过去的50年。

Knutti告诉碳简要:必威手机官网

“我们永远无法完全排除自然变化比我们目前的想法。但这是一个薄弱的论点:可以,当然,不排除未知的未知。问题是是否有强烈的,甚至任何证据。在我看来,答案是否定的,。

模型得到正确的短期温度变化约。在许多情况下,他们甚至有太多。和长期的,我们不能确定,因为观测是有限的。但强迫响应很大程度上解释了观察,所以没有证据从20世纪,我们失去了一些东西…

即使模型被发现低估内在变异性是由三个因素造成的,是极其不可能(少于5%的几率),内部变化可以产生一种趋势观察一样大。”

同样的,马丁博士施和他的同事们,也在IAC,最近分析了角色数十年的自然可变性在大西洋和太平洋。他们发现,“不到10%的观察到20世纪下半年全球变暖是由这两个海洋盆地内部变化,加强观察到的变暖的归因的人为推手”。

内部的变化可能是一个更大的角色在区域的温度。例如,生产异常温暖时期在北极和美国在1930年代。然而,它的作用在影响全球表面温度的长期变化似乎是有限的。

结论

虽然有自然因素影响地球的气候,合并后的火山和太阳活动变化的影响会导致冷却而不是变暖过去50年。

全球变暖目睹了在过去的150年里近乎完美地匹配预计从温室气体排放和其他人类活动一样,在这里的简单的模型检查和更复杂的气候模型。最好的估计现代气候变暖是人类的贡献约为100%。

一些不确定性仍然由于自然变化的作用,但研究表明,海洋波动和类似的因素不太可能的原因超过现代全球变暖的一小部分。

方法

本文中使用的简单统计模型是改编自发布的全球变暖指数Haustein et al (2017年)。反过来,它是基于奥托et al (2015年)模型。

观察到的气候变化和删除模型估计贡献自然逐年波动的影响多元线性回归观察到的反应估计总数的温度和气候变化的人为和自然总司机。提供的强迫响应标准简单的气候模型在第八章联合国政府间气候变化专门委员会(2013年),但是这些反应的大小估计的适合的观察。营力是基于政府间气候变化专门委员会(2013)值,并使用数据更新为2017美国国家海洋和大气管理局ECLIPSE。200提供的这些营力变化皮尔斯·福斯特博士利兹大学,反映出不确定性迫使估计。一个Excel电子表格还提供了包含他们的模型。

该模型适应通过计算强迫响应的每个不同的主要气候营力总人类和自然营力,而不是简单地使用伯克利地球观测记录。的衰减时间用于转换的热响应营力强迫响应调整是一年而不是四年火山营力,以更好地反映快速响应时间在观察。厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响(ENSO)事件被使用一种方法从观察改编自福斯特和拉姆斯托夫(2011年)和卡普兰厄尔尼诺3.4指数当计算火山的温度响应,火山之间的重叠和ENSO否则复杂经验估计。

反应温度为每个单独的迫使被扩展他们的强迫响应计算总人工或自然的系数回归模型。对土地的回归模型也分别运行温度。每个迫使2018年和2100年之间的温度响应估计使用从RCP6.0迫使数据,正常匹配观察营力的大小在2017年底。

不确定性在总人力和总自然温度响应估计使用蒙特卡罗分析200种不同的迫使系列,以及不确定性的估计回归系数。的Python代码用于运行模型是存档GitHub可以下载

观测数据从2017所示的平均数据是基于今年前10个月,可能是非常相似最终的年度价值。

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