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格陵兰岛康克鲁斯瓦格附近的罗素冰川测量空气温度的温度计
格陵兰康克鲁斯瓦格附近的罗素冰川测量空气温度的温度计。
FACTCHECKS
2017年9月21日0:27

filfcheck:气候模型没有“夸张”全球变暖

齐克Hausfather

齐克Hausfather

09.21.17
齐克Hausfather

齐克Hausfather

21.09.2017 | 12:27am
Factchecks filfcheck:气候模型没有“夸张”全球变暖

一个新的研究这篇主要由英国气候科学家发表在《自然地球科学》杂志上的biwei6868文章导致媒体声称气候模型是“错误的”,并且严重高估了观察到的地球变暖。

碳简报在这必威手机官网里展示了为什么这样的说法是对论文主要结果的歪曲。实际上,本文中进行的模型-观测比较类型的结果很大程度上依赖于作者使用的数据集和模型输出。

很多媒体报道围绕这篇论文,Millar等人把重点放在了气候模型将观测到的温度高估了0.3摄氏度左右,或者说自19世纪末以来观测到的变暖的近33%。例如,英国《每日邮报》报道:

根据这些模型,目前全球气温应该至少比19世纪中期的平均水平高出1.3度,而19世纪中期是这种计算的基准水平。但英国的报告显示,上升幅度仅在0.9到1度之间。

该研究的第一作者理查德·米勒博士和他的合著者抵制了这种媒体报道,释放陈述这表示:

许多媒体报告已断言我们的[研究]表明,全球气温并未像政府间气候变化(IPCC)所预测的那样快速上升,因此减少温室气体排放的行动不再紧急。这两种断言都是假的。我们的结果完全符合IPCC 2013预测,2020年代的温度将在产业前[级别]上方0.9-1.3度。

(必威手机官网碳短暂的帖子米勒博士在本周早些时候发表的论文中包括了这篇论文的关键数据。此外,他的合著者之一皮尔斯·福斯特教授在本文末尾给出了进一步的回应。

与媒体的说法相反,这项研究发现,气候变暖与IPCC模型的范围一致,尽管比所有模型的平均值略低。

事实上,正如碳简报下面必威手机官网详细解释的那样,模型和观测结果之间的差异是显而易见的依赖很大程度上使用什么气候模式输出和观测温度序列。0.3C的值是基于媒体对论文的误读,并不是作者想要作为当前模型/观测温度差的估计。

其他温度数据集不是作者所使用的,比如那些从美国宇航局和伯克利地球,显示较小的模型/观察差异比使用的纸,而这些模型/观察差异反过来消失当模型输出与温度数据是如何收集的合并,尽管未来隐含的碳预算仍然存在差异。

模型并没有将升温幅度高估0.3摄氏度

一切都是从报纸上的一句话开始的“2020年之后…CMIP5到2015年,人类活动导致的整体平均升温比人类活动导致的升温的中心估计高出0.3摄氏度以上″。这是参照论文第一个图,它显示了2015年的累积碳排放和2020年类似的模型值与该累积碳排放水平相关联。

这一说法及其解读存在三个问题。

第一个,米令人困惑的是,这篇论文的作者比较了2015年的观察结果和2020年的模型估计子集,使用统计方法去除自然变异,并孤立人类在观测资料中的贡献。他们这样做是为了说明他们排除可变性的碳预算估算与以前的模型模拟推断的值不同,所以这不是一个全面的变暖比较,因为2020年的模型的大气二氧化碳浓度比现在更高。

这项工作旨在评估积极气候目标(如1.5摄氏度)的剩余碳预算,并不打算对迄今为止的气候模型和观测结果进行详细比较,而且不能用来确定这些模型是否准确地估计了大气中二氧化碳和其他温室气体浓度增加时的气候反应。

一个更直接的比较来确定模型和观测同意将看看观测和模型预测在同一时期,作为模型预计相当多的额外的变暖发生在2015年和2020年之间与大气中的二氧化碳浓度增加有关。使用与Millar等人相同的方法,将2015年的观测结果与2015年的模型结果进行比较,差异缩小了近50%,从0.3C降至0.17C。

第二在英国,该分析只研究了一个数据集(英国气象局哈德利中心的数据集)Hadcrut.)。作者们研究了从1861年到1880年这段时期(他们的“基线期”)以来,这个数据集中发生了多少变暖。有不同组的数量他们使用不同的方法和略微不同的观测数据来估算自19世纪以来的全球气温。其中有三个数据集可以追溯到1850年:Hadcrut.,卡谭和方式伯克利地球。(NASA和NOAA的数据集始于1880年。)

自18世纪中期以来,Berkeley地球和Cowtan和Cowtan和DataSets的数据集均显示比Hadcrut更多。如果在分析中使用了COWTAN和方式数据集,2015年的观测和模型之间的差异将减少到0.11℃。如果使用伯克利地球数据集,则差异只会是0.01c。其中一些差异是由于覆盖范围,因为Hadcrut DataSet不包括在内北极的大片地区对缺失数据的区域进行有限的填充。

数据集之间的差异意味着测量温度数据中的不确定性使得模型和观察之间的比较减少确定。这些差异主要是从1900年之前的时期出现的,当观察记录中的不确定性是最大的。Millar等人采用的方法对早期记录中的差异相当敏感,尽管作者提出了一系列可能的碳预算来尝试和解释这一点。

因为他们关注的是避免1.5摄氏度变暖所需的剩余碳预算,Millar等人不得不关注自19世纪中期以来的变暖问题。其他研究人员更直接的在模型观察比较问题上使用方法这种方法对1900年前的数据的依赖要小得多,并且在模型和观测数据之间普遍发现了相对较小的差异。还有一个相关的挑战是如何做到这一点确定了工业化前的温度,因为不同群体的价值观不同,很难确定。

第三t他在纸上的模型和观察之间的比较并没有比较。纸张中使用的模型在整个行星上略微高于地球表面的估计空气温度。然而,实际上我们测量陆地的空气温度和海洋表面附近的水温。这种不匹配可能是有问题的,因为在气候模型中,海洋的表面是变暖速度明显减慢比海洋上空的空气还要多。

为了解决这个问题,研究人员发明了混合模型输出,它结合了陆地上的空气温度和海洋表面的水温度,以反映温度的实际测量方式。这些模型的输出结果显示,2015年的变暖程度比仅使用全球地表气温的模型低0.08摄氏度。

当使用陆地/海洋混合模型输出时,模型和观测结果之间的差异会进一步缩小,HadCRUT模型显示变暖少0.09摄氏度,考坦和韦模型显示变暖少0.03摄氏度,伯克利地球模型实际上显示变暖比气候模型的平均值多0.08摄氏度。每个数据集和每种模型类型(模型气温或混合模型大气/海洋温度)的模型和观测数据之间的差异如下图所示。

2015年模拟变暖与观测变暖的差异,相对于1861-1880年的平均值。观测数据的短期变异性已经被移除Otto等人2015中使用的方法Millar等人2017年。两个RCP4.5 CMIP5多模式平均地表气温(通过其中),混合表面空气/海洋温度(通过Cowtan等人2015年)所示。图表由碳简报。必威手机官网

在上图中,正值意味着模型高估了变暖。负值意味着模型低估了变暖。广泛的价值观表明,结论是基于本纸张分析的模型存在问题可能会过早,特别是因为混合模型空气/海洋温度可以提供更准确的比较。

其他全球气温数据集,如美国宇航局美国国家海洋和大气管理局他们的记录只追溯到1880年,而本文使用1861-1880年的基线期进行分析。如果使用更近的1880-1900年的基线,美国宇航局的观测结果实际上显示比混合模式的空气/海洋温度高出0.06摄氏度。NOAA的数据显示气温上升了0.03摄氏度,如下图所示。

2015年模拟变暖与观测变暖的差异,相对于1880-1900年的平均值。观测数据的短期变异性已经被移除Otto等人2015方法用于Millar等人2017年。RCP4.5 CMIP5多模式地表平均气温(通过其中),混合表面空气/海洋温度(通过Cowtan等人2015年)所示。图表由碳简报。必威手机官网

加文施密特博士美国国家航空航天局戈达德太空研究所(NASA Goddard Institute for Space Studies)主任在Twitter上也发表了类似的观点,认为结果对所选择的数据集非常敏感。

比较模型和观测结果

比较气候模型预测观察从19世纪末开始,最简单的方法就是把两个时间序列叠加起来。必威手机官网碳简报的下图显示了空气/海洋温度的混合模型2013年IPCC的报告。黑线表示所有气候模型的平均值,灰色区域表示双Σ范围模型值(例如95%置信区间)。

RCP4.5 CMIP5多模式平均异常(黑色),2 -西格玛模式范围(灰色),观测温度记录美国宇航局,美国国家海洋和大气管理局,Hadcrut.,卡谭和方式,伯克利地球从1861年到2100年。模型数据使用混合陆地/海洋领域。NASA和NOAA的数据始于1880年。2017年的初步值是基于截至7月底的温度异常。图表由碳简报。必威手机官网

上图中的彩色线显示了五种不同的全球温度记录的年测量温度。虽然在一些时期模型和观测结果会出现偏差——例如,在1910年和21世纪初——但2015年、2016年和2017年上半年的气温非常接近多模型的平均值。

下面的数字放大了20世纪70年代的现代变暖期,当大气温室气体浓度迅速增加时。模型平均的逢低是由于大火山,如El Chichon在1982年和在1991年。

RCP4.5 CMIP5 MultiModel平均异常(黑色),两种Σ模型范围(以灰色为单位),以及来自的观测温度记录美国宇航局,美国国家海洋和大气管理局,Hadcrut.,卡谭和方式,伯克利地球从1970年到2020年。模型数据使用混合陆地/海洋领域。2017年的初步值是基于截至7月底的温度异常。图表由碳简报。必威手机官网

在21世纪的早期部分可以看到温度升高的明显放缓。虽然在模型不确定范围内,但仍然存在潜在的潜在分歧,这些气候模型显示不放缓,但仍然在模型不确定性范围内。许多不同的研究已经检查了这种模型/观察分歧的原因和含义,有一个《自然》杂志最近发表的一篇论文巧妙地调和了所有的解释。

气候模型和观测结果之间的变暖速率的比较可以通过观察两者的趋势来检验。下图显示了从1880年到2016年(这5个记录都有)和1970年到2016年每十年的升温速度。黑色误差条表示各时段模型趋势的2-sigma范围,以及观测趋势的不确定性。

RCP4.5 CMIP5多模式平均趋势图(黑色)和观测温度趋势图美国宇航局,美国国家海洋和大气管理局,Hadcrut.,卡谭和方式,伯克利地球。误差栏代表了模型趋势的95%置信区间,以及观测记录的趋势不确定性。模型数据使用混合陆地/海洋领域。图表由碳简报。必威手机官网

在1880-2016年期间,模型和观测结果通常相当接近,一些观测结果显示比模型更暖,而另一些则更暖。伯克利的地球记录显示,全球变暖最为严重,其速度比模型平均速度快11%左右。NASA的记录比模型的升温速度快1%,而考坦和韦的升温速度比模型慢1%。美国国家海洋和大气管理局的记录显示,全球变暖速度减慢了2%,而HadCRUT的变暖速度则减慢了6%。

自1970年以来,模型平均预测全球每10年升温略高于0.19摄氏度。观测结果显示,在现代时期,气温变暖程度略有下降,每10年在0.17到0.18摄氏度之间。在这段时间里,模型平均预测的变暖程度比实际观测到的要高6%到11%。然而,那些预测自1880年或1970年以来气候变暖程度有所下降的模型并不一定表明2100年的气候变暖程度低于今天,事实的确如此很难得出确切的结论关于气候对温室气体的敏感性,或者哪个模型更准确,仅仅基于历史地表温度记录。

结论

模型/观察比较结果基于所使用的数据集,模型输出分析 - 模型空气温度或混合式空气/海洋温度 - 以及所检查的时间段。虽然Millar等人的研究指出了Hadcrut记录与模型空气温度场之间的一些相当大的差异,但这不应该推广,以得出结论,加热预测是不可靠的或变暖已经“被错误的模型夸大”。这篇论文真正关注的是碳预算和碳循环的准确性,而不是与大气温室气体浓度增加相关的变暖的模型/观测比较,他们的结果对我们对气候敏感性的理解几乎没有影响。

此外,碳简报要求必威手机官网Piers Forster教授是作者之一,进一步阐明了一些文件的发现和方法,鉴于媒体覆盖范围:

我们的论文集中在碳排放和将未来升温限制在1.5摄氏度的可行性上。我们的结论是,只有加强政策,实现快速、持续的减排,才能取得成功。

我们估计了在气温超过1.5摄氏度之前未来的碳排放量。为了做到这一点,我们对过去的变暖进行了假设,探索了2015年以来不同程度的变暖,以解决历史变暖水平的不确定性所起的作用。读者应该注意,我们的方法只是计算预算的一种方法。IPCC关于1.5摄氏度的特别报告需要与其他证据一起考虑。由于不确定的历史变暖,碳预算概念的内在不确定性也可能得到评估。

我认为一些新闻报道是误导性的,因为我们的论文没有评估气候影响或气候模型的表现。相反,我们的论文证实,如果社会有机会将气温上升限制在1.5摄氏度以内,就需要世界各地采取更多紧急行动。

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