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克科诺斯国家公园,巨人山国家公园,东波西米亚,捷克共和国,欧洲
捷克共和国克科诺斯国家公园的气象站 资料来源:Ivoha / Alamy Stock Photo
全球气温
2017年7月19日13:31

解释者:数据调整如何影响全球温度记录

Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

07.19.17
Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

19.07.2017 | 1:31pm
全球气温 解释者:数据调整如何影响全球温度记录

在过去的两个世纪里,一天中的时间,测量温度的时间和方法都大大改变。例如,一旦研究人员在船上降低铲斗以收集测量的水,我们现在拥有一个全球网络的自动浮标网络,漂浮在海洋上直接测量水。

这使科学家们共同组建了长期,一致的估计全球温度如何变化。科学家必须调整原始数据,以考虑如何进行测量的差异。

这些调整长期以来一直是争论的热点。许多气候怀疑论者喜欢争辩说,科学家通过降低过去的温度和提高现在的温度来“夸大”变暖。

克里斯托弗·布勒特,气候怀疑写作周日电报2015年,他称这是“历史上最大的科学丑闻”。一个新报告从右翼的美国拍摄,Cato Institute,甚至声称调整签约了历史记录中的“几乎所有的变暖”。

但是,通过碳简短的分析将原始的全必威手机官网球温度记录与调整后的数据相比发现真相更加平凡:调整对全球气温的影响相对较小,特别是在过去的50年中。

事实上,在整个时期进行测量时,调整实际上具有降低世界经历的长期变暖量的净效应。

原始数据显示更多全球变暖

陆地和海洋温度分别调整,以便随着时间的推移来纠正对测量方法的变化。所有原始的温度读数都是来自陆地的天气站和海洋去的船舶和浮标公布可用,可用于创建“原始”全局温度记录。

下图显示了仅从唯一的原始温度读数创建的全局表面温度记录,没有应用(蓝线)。红线是使用来自美国的调整数据产生的调整后的土地和海洋温度记录国家海洋和大气管理局(NOAA),两个灰色之间的差异。

全局平均调整和原始表面温度。在此分析的技术细节结束时见注意。绘制出与1961-1990年基线有关的异常。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

您可以看到对数据的调整对1950年后的全球温度的影响效果相对较小。在调整后的数据中,1950年至2016年间的变暖速度速度比原始数据快于10%,自开始以来只有4%这现代气候变暖期1970年。

在1950年之前对表面温度记录产生了很大影响的调整。在这里,过去的温度调整起来 - 显着降低了过去世纪的变暖。在完整的1880-2016期间,调整后的数据实际上温暖了比原始数据慢20%以上。1950年之前的巨大调整几乎完全是以船舶测量温度的方式变化(更稍后更换)。

调整土地温度

那么,更接近地看待数据调整,为什么和如何调整陆地温度测量?

在它使用的几十年中,一个气象站可能会看到许多变化。很少有车站在很长一段时间内保持在同一个地方,大多数车站都有至少一个移动到一个新的位置。大多数车站也有改变了它们测量温度,从玻璃玻璃温度计转换到电子仪器。站经常改变了一天的时间他们测量温度,不断增长的城市和城市地区介绍人造变暖在某些站点。非常局部因素,如树木的树木或者可怜的车站选址,也会造成问题。

纠正这些变化引起的温度记录中的差异,称为不均匀性,科学家们采用了一种被称为统计均质化。他们将每个车站与其附近的所有邻居进行比较,并寻找一个站到一个站的更改,但在该地区的任何其他地方找不到。在长时间,气候变化很少是局部的,因此由于车站移动或仪器变化等内容而言,周围地区未见的本地化变化很可能。

例如,如果一站在十年的过程中升温,则虽然所有周围的站都是冷却,那么该站将被标记为“不源性”,并且其记录将被纠正以符合其邻居。

与电台相关的站记录的破坏,观察时间发生变化,甚至城市化往往仅在一次区域中影响一个站,并且可以通过邻居比较容易地拾取。

下图显示了所有调整到全球土地温度记录的净效应。调整将整体陆地温度升高为1880和2016之间的16%。大部分都集中在更早的温度记录部分。自1970年以来,调整只会增加3%。

对陆地温度的调整在某些特定地区确实有更大的影响,比如在南极我们非洲- 但在查看全球陆地面表记录时,这些往往会平均出来。

全球调整和原始陆地温度。绘制出与1961-1990年基线有关的异常。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

科学家们已经竭尽全力测试他们用来调整地面观测站的方法,以确保他们能够准确地探测和纠正问题,而不会引入虚假的变暖或变冷。这包括基准测试学习- 将其对具有不同类型的错误的数据测试其方法。

他们还设立了一个气候参考网络在美国完美的站点高精度传感器比较对这一参考网的原始和调整站,科学家们已经表明,调整显著提高了数据的准确性。

虽然人们已经对个别陆地观测站的气候变暖做出了很多调整,但这些通常都是为了说明问题而精心挑选的极端案例。当考虑到对所有气象站的调整时,减少变暖和增加变暖是一样多的,如下图所示。

NOAA调整的直方图,在我们的调整算法的旧(蓝色)和新(红色)版本中美国的土地温度站。细节和额外的美国人物可以在NOAA网站上找到

在这里,大约有一半的修正降低了温度,一半提高了温度。例如,一站进达尔文,澳大利亚已被调整以显示更多的热身,以占车站移动和庇护所改变在20世纪40年代。然而调整另一个车站 - 这次是一个站日本东京- 减少了纠正的变暖城市热岛扩大城市的影响。

科学家们还努力通过收集和数字化来自世界各地的旧温度记录来改善可用于使用的土地温度记录数量。新的努力等国际表面温度倡议(isti)和伯克利地球表面温度项目与以前的站点收集相比,已经努力将历史上可用的陆地站点数量增加了约500%,并提供了更好的地球区域覆盖,如下图所示。

Old Noaa Station Collection(Black)和新的国际表面温度倡议收集(红色)中可用的陆站数量。来自ISTI的图。

调整海洋温度

温度测量的改善不仅限于土地 - 甚至更加明显的进展已经进入我们的海洋中的温度。

到目前为止,最大的调整是从基于桶的测量到20世纪30年代和20世纪40年代的发动机摄入量的切换。这是全球“只有重要的”,所说梅纳洛大学研究员彼得·索恩博士谁与NOAA合作开发了他们的海洋温度记录。

在1940年之前,大多数船舶测量温度扔一桶船体进入水中,将其拉到甲板上,并在铲斗中粘贴温度计以测量水的温度。问题是,空气温度通常比海洋温度更温暖或更冷。随着铲斗慢慢地拉到甲板上,水会加热或冷却。

在20世纪30年代和40年代,大多数船舶转向通过测量温度机房摄入量。船舶通过船体拉海水,以冷却发动机,并在进入时采取水的温度。这导致温度读数比使用桶的温度读数相当不同,尽管发动机室是温暖的在测量之前,水几乎没有时间升温或冷却。

原料和调整的海洋温度记录如下图所示,桶调整在约0.3℃左右相当突出。

全球调整和原始海面温度。绘制出与1961-1990年基线有关的异常。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

1940年前的大规模桶形调整大大减少了记录中的长期变暖,导致自1880年以来的变暖比原始温度数据少36%。近年来,对海洋温度的调整使全球变暖的速度略微加快了约4%。

自1990年以来,衡量海洋温度的方式再次发生变化。虽然大约90%的测量来自船舶20年前,但今天近80%来自漂浮在海洋中的浮标。这些浮标与水直接接触,最终读取温度略低于所采用的测量值机房摄入量

为了纠正通过将冷却器浮标数据添加到较高的船舶数据而引入的很酷的偏差,近年来稍微向上调整温度。证明了这一事实很有争议截至2015年汤姆卡尔及其同事的出版物经过验证通过其他研究。然而,这些浮标相关调整的净效应相对较小。

来自许多不同组的记录

值得注意的是,对温度记录的调整不是由一组科学家决定的。相反,多个不同的研究团队独立地创造了自己的土地和海洋温度记录。

虽然大部分基础原始数据是相同的,但每一种数据在调整和如何处理地球区域方面采取的方法略有不同缺少数据。由5个不同组的由此产生的全局温度记录以及原始数据显示在下图。

全球平均表面温度来自美国宇航局Noaa.Hadley / Uea.伯克利地球, 和戴船和方式。绘制出与1961-1990年基线有关的异常。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

Noaa.美国宇航局虽然美国国家航空航天局适用于城市热群岛的额外矫正,但额外的矫正额外的城市热岛,这使得城市的额外更加矫正。记录共同制作英国气象局哈德利中心和东安格利亚大学的气候研究单位有自己的方法,主要依靠国家气象部门来调整本国的数据。它也有自己独立的海洋温度记录和自己的调整方法。研究人员的温度记录戴船和方式只需使用带有不同方法的Hadley数据,用于缺失数据的区域,例如极地区域。

伯克利地球表面温度项目成立于独立的非政府组织,以独立评估表面温度记录,拥有自己独特的调整土地纪录的方法。这可以检测出当地电台的问题,并在发现问题的地方切断电台记录。此后的一切都被认为是一个新的车站。对于海洋表面温度,伯克利使用的是哈德利调整后的海洋记录。

更改温度数据集的版本

这种温度调整持怀疑态度通常试图通过比较相同温度记录的较旧版本来展示其影响。这种方法的问题在于它风险与数据可用性,方法和调整的变化混淆。

然而,即使比较了以前记录的不同版本,记录之间随时间的变化通常是相对较小的。下面的图表显示了NASA和Hadley/UEA在过去30年发布的数据集的不同版本。

Hadley/UEA记录(上)和NASA记录(下)过去和现在的5年平均比较。绘制出与1961-1990年基线有关的异常。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

20世纪90年代中期后的数据集的后续更新实际上是相当小并且大多数反映了北极地区数据可用性增加的因素,以及诸如船舶浮标过渡校正之类的最近调整。只有当您将它们与全局温度估计进行比较时才从20世纪80年代开始出现了更大的差异。

这是因为20世纪80年代初期,全球气温的估计有更少的数据与之合作。科学家们尚未承担从纸质日志中收集和数字化世界温度记录的艰苦工作。

例如,在1981年,美国宇航局只依赖几百陆地站几乎完全在北半球估计全球气温。它们的温度记录甚至没有使用任何海面温度数据,直到20世纪90年代。今天,科学家们已经收集了超过的记录32,000个土地站而且还要多1.2M每年观察海面温度。

包括的站数和全局表面温度数据集使用的方法随时间变化。不比较现有数据集的不同版本,而是更简单地分析今天可用的所有原始温度记录,并将它们与调整后的数据进行比较。这让科学家们只是对调整的影响。

结论

通过近200年的原始数据与合作,调整是构建长期全球温度记录的科学家方法的必要部分。但大多数这些调整都很小,并且在过去的几十年里,它们对温度记录的影响相对较小。

最重要的账户在20世纪30年代和20世纪40年代的海洋温度记录中搬迁到海洋温度记录中的摄入量,这些变化得到了很好的理解。与普遍的信念相反,调整实际上减少,而不是增加,过去的世纪全球变暖量。

方法论的脚注

文章中显示的RAW和调整数据的全球,土地和海洋温度记录如下所构成:

土地:原始和调整的土地温度数据是从中获得的全球历史气候网络每月版本4。在1961年至1990个基线期间,地站记录被转化为异常。丢弃了与基线时期重叠少于10年的站。站被分配到5×5纬度/经纬网电池。每个月的异常在每个网格细胞内平均。通过每个月的栅格细胞的面积加权平均值计算全球土地温度估计。

海洋:来自船舶和浮标的原始海洋温度记录icoads.。对于这个分析,一个未经调整的网格产品使用了HADSST3提供。调整后的海洋温度记录取自ersstv4.网格产品。

全球:全球陆地/海洋温度是通过陆地和海洋温度的加权组合估计的,海洋的权重为0.71,陆地的权重为0.29相对部分地球表面。

注意:本文的作者是团队成员制作的伯克利地球表面温度项目。此外,他是领导作者本文提到评估Karl等人2015浮标矫正和本文论美国气候参考网络比较。

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