一个新的研究主要由英国气候科学家本周在《自然地球科学》杂志上发表的biwei6868文章导致媒体声称气候模型是“错误的”，严重高估了观测到的地球变暖。
这里碳简报必威手机官网说明了为什么这样的说法是对论文主要结果的歪曲。实际上，从本文中进行的模型-观测比较类型中获得的结果在很大程度上取决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，米勒等人关注的观点是，气候模型将观测到的温度高估了约0.3摄氏度，即自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，目前全球气温至少比19世纪中期的平均水平高出1.3度，这是此类计算的基础水平。但英国的报告显示，上升幅度仅在0.9到1度之间。
首席作者理查德·米勒博士和他的合著者反对这种媒体报道，发表声明这表示:
一些媒体报道声称，我们的[研究]表明，全球气温上升的速度没有政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测的那么快，因此减少温室气体排放的行动不再紧迫。这两个断言都是错误的。我们的研究结果完全符合政府间气候变化专门委员会2013年的预测，即本世纪20年代的气温将比工业化前高出0.9-1.3度。
(必威手机官网碳短暂的帖子米勒博士本周早些时候发表的论文中包含了论文的关键数据。此外，他的合著者之一皮尔斯·福斯特教授在本文末尾提供了进一步的反应。]
与媒体的说法相反，该研究发现，气候变暖与IPCC模型的范围一致，尽管略低于所有模型的平均值。
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被证明是很大程度上取决于使用什么气候模式输出和观测温度序列。0.3C值是基于媒体对论文的误解，并不是作者有意作为当前模式/观测温差的估计。
作者没有使用的其他温度数据集，如来自NASA和伯克利地球的数据集，显示出的模型/观测差异比论文中使用的要小得多，当模型输出更接近于实际收集的温度数据时，这些模型/观测差异又会消失，尽管隐含的未来碳预算的差异仍然存在。
《每日邮报》今天收到一封来自最近1.5摄氏度碳预算论文作者的信，批评格雷厄姆·斯特林格歪曲了这一数字pic.twitter.com/pwfKGPB0ZA
-里奥·希克曼(@LeoHickman)2017年9月21日
模型并没有高估0.3摄氏度的变暖
一切都始于报纸上的一行字州“2020年之后…CMIP5到2015年，人类引起的整体平均变暖比人类引起的变暖的中心估计高出0.3C以上″。这指的是论文中的第一个数字，它显示了2015年的累积碳排放量，以及与该累积碳排放量水平相关的2020年类似的模型值。
这种说法及其解读方式存在三个问题。
第一个，和m最令人困惑的是，这篇论文的作者将2015年的观测结果与2020年的模型估计子集进行了比较，使用统计方法去除自然变异，并在观测数据中分离出人类的贡献．他们这样做是为了说明他们排除可变性的碳预算估计值与之前模型模拟推断的值有何不同，因此这不是一个苹果对苹果的变暖比较，因为2020年模型的大气二氧化碳浓度高于今天。
这项工作旨在评估1.5C等激进气候目标的剩余碳预算，并不是对气候模型和迄今观测结果的性能进行详细比较，也不能用于确定模型是否准确估计了大气中二氧化碳和其他温室气体浓度增加对气候的响应。
要确定模式和观测的一致程度，一个更直接的比较是观察观测和模式在同一时期内的预测，因为模式预计2015年至2020年期间将出现相当多的额外变暖，这与大气二氧化碳浓度的增加有关。使用与Millar等人相同的方法将2015年的观测结果与2015年的模式结果进行比较，差异缩小了近50%，从0.3C下降到0.17C。
第二个在英国，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)．作者研究了从1861年到1880年(他们的“基线期”)这段时间内，该数据集中发生了多少变暖。有一个不同组的数量他们使用不同的方法和略有不同的观测数据来估计19世纪以来的全球温度。其中，有三个数据集可以追溯到1850年:HadCRUT，考坦和威而且伯克利地球．(NASA和NOAA的数据集只从1880年开始。)
伯克利地球和考坦和韦的数据集都显示，自19世纪中期以来，变暖程度超过了HadCRUT。如果使用Cowtan和Way数据集进行分析，2015年观测数据和模型之间的差异将缩小至0.11C。如果使用伯克利地球数据集，差异将只有0.01C。这种差异部分是由于覆盖范围，正如HadCRUT数据集所排除的那样北极的大片地区并且对缺少数据的区域进行了更有限的填充。
数据集之间的差异意味着测量温度数据的不确定性使得模式和观测之间的比较不那么确定。这些差异主要来自1900年之前的时期，当时观测记录中的不确定性是最大的．米勒等人采用的方法对记录的早期部分的差异相当敏感，尽管作者提出了一系列可能的碳预算来试图解释这一点。
因为他们关注的是避免1.5摄氏度变暖所必需的剩余碳预算，米勒等人不得不关注自19世纪中期以来的变暖。其他研究人员了更直接的在模型-观测比较的问题上使用方法它们对1900年以前的依赖要小得多，而且通常发现模型和观测之间的差异相对较小。还有一个相关的挑战是如何做到前工业时代的温度被定义，因为不同群体的价值不同，很难确定。
第三t他在论文中对模型和观测结果的比较并不是同类比较。论文中使用的模型产生了整个星球略高于地球表面的估计空气温度。然而，在现实中，我们测量陆地上的空气温度和海洋表面附近的水的温度。这种不匹配是有问题的，因为在气候模型中，海洋表面是变暖明显变慢比海洋上空的空气还要多。
为了解决这个问题，研究人员制作了混合模型输出它结合了陆地上的空气温度和海洋上的地表水温度，以反映实际测量温度的方式。这些模式输出的结果显示，2015年的变暖比仅使用全球地表空气温度的模式少0.08摄氏度。
当使用混合陆地/海洋模式输出时，模式和观测结果之间的差异进一步缩小，HadCRUT显示变暖减少0.09摄氏度，Cowtan和Way显示变暖减少0.03摄氏度，伯克利地球实际显示的变暖比气候模式的平均值多0.08摄氏度。每个数据集和每种模式类型(模式空气温度或混合模式空气/海洋温度)的模式和观测结果之间的差异如下图所示。
2015年模拟和观测到的变暖与1861-1880年平均值之间的差异。观测数据已去除短期变异性奥托等，2015采用的方法Millar等，2017．RCP4.5 CMIP5多模式平均地表气温(经其中),混合表面空气/海洋温度(通过考坦等，2015)。图表由Carbon必威手机官网 Brief提供。
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。广泛的数值范围表明，基于这一篇论文的分析得出的模型存在问题的结论可能还为时过早，特别是考虑到混合模型空气/海洋温度可能提供更准确的比较。
其他全球温度数据集，如美国国家航空航天局而且美国国家海洋和大气管理局因为他们的记录只追溯到1880年，这篇论文使用了1861-1880年的基线期进行分析。如果使用更近的1880-1900年基线，NASA的观测结果实际上显示，比混合模型的空气/海洋温度高出0.06摄氏度。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)显示，全球变暖幅度将增加0.03摄氏度，如下图所示。
2015年模拟和观测到的变暖与1880-1900年平均值之间的差异。观测数据已去除短期变异性奥托等，2015采用的方法Millar等，2017．RCP4.5 CMIP5多模式平均地面气温(通过其中),混合表面空气/海洋温度(通过考坦等，2015)。图表由Carbon必威手机官网 Brief提供。
Gavin Schmidt博士美国宇航局戈达德太空研究所(NASA Goddard Institute for Space Studies)主任，在推特上发表了类似的观点，暗示结果将对所选择的数据集相当敏感。
碳预算文件的标题声称，气候变暖比pre-I高出0.9ºC，这是不被支持的。使用全球完全估计~1.2ºC(2015年)pic.twitter.com/B4iImGzeDE
——加文·施密特(@ClimateOfGavin)2017年9月20日
比较模型和观测结果
比较气候模式预测与观测自19世纪末以来，最简单的方法就是将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混合模型的空气/海洋温度IPCC 2013年报告．黑线代表所有气候模型的平均值，而灰色区域表示two-sigma范围模型值(例如95%置信区间)。
RCP4.5 CMIP5多模式平均异常(黑色)，二西格玛模式范围(灰色)，和观测温度记录美国国家航空航天局，美国国家海洋和大气管理局，HadCRUT，考坦和威,伯克利地球从1861年到2100年。建模数据使用海陆混合田．NASA和NOAA的数据始于1880年。2017年的初步数值是基于截至7月底的温度异常。图表由Carbon必威手机官网 Brief提供。
上图中的彩色线显示了五个不同的全球温度记录的年度测量温度。虽然有几个时期模型和观测结果会出现分歧——例如1910年左右和21世纪初——但2015年、2016年和2017年上半年的当前温度非常接近多模式平均值。
下图放大了20世纪70年代后的现代变暖期，当时大气温室气体浓度迅速增加。模型平均值的下降是由于大型火山，如El Chichon1982年皮在1991年。
RCP4.5 CMIP5多模式平均异常(黑色)，二西格玛模式范围(灰色)，以及观测温度记录美国国家航空航天局，美国国家海洋和大气管理局，HadCRUT，考坦和威,伯克利地球从1970年到2020年。建模数据使用海陆混合田．2017年的初步数值是基于截至7月底的温度异常。图表由Carbon必威手机官网 Brief提供。
在21世纪初，气温上升的速度明显放缓。尽管观测结果仍在模式不确定性范围内，但与显示变暖没有放缓的气候模式存在潜在分歧。许多不同的研究已经检验了这种模型/观测不一致的原因和影响最近发表在《自然》杂志上的论文巧妙地调和了所有的解释。
如何比较气候模型和观测数据之间的变暖速度，可以通过观察两者的趋势来检验。下图显示了1880年至2016年(所有5个记录都可用)和1970年至2016年期间每十年的升温速度。黑色误差条显示了每个时期模型趋势的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(黑色)和观测温度趋势美国国家航空航天局，美国国家海洋和大气管理局，HadCRUT，考坦和威,伯克利地球．误差柱表示模式趋势的95%置信区间，以及观测记录的趋势不确定性。建模数据使用海陆混合田。图表由Carbon必威手机官网 Brief提供。
在1880-2016年期间，模式和观测数据通常相当接近，一些观测数据显示的变暖程度高于模式，而一些观测数据显示的变暖程度低于模式。伯克利地球记录显示变暖程度最高，比模型平均速度快11%左右。NASA记录的升温速度比模型快1%，而考坦和韦的升温速度比模型慢1%。NOAA的记录显示变暖速度减缓了2%，而HadCRUT的变暖速度减缓了6%。
自1970年以来，模型平均预测全球每十年升温约0.19摄氏度。观测结果显示，现代时期的变暖略有减少，每十年变暖0.17摄氏度至0.18摄氏度。在这段时间内，模型平均预测的变暖比实际观测到的要多6%到11%。然而，那些预测自1880年或1970年以来变暖程度略低的模型并不一定显示2100年的变暖程度比今天低，事实确实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
模式/观测比较的结果根据所使用的数据集、所分析的模式输出(模式空气温度或混合模式空气/海洋温度)和所检查的时间段而有很大差异。虽然Millar等人的研究指出了HadCRUT记录和模型空气温度场之间的一些相当大的差异，但这不应该被概括为变暖预测不可靠或变暖已经被“被错误的模型夸大了”。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，其结果与我们对气候敏感性的理解几乎没有关系。
此外，碳简报还要求必威手机官网Piers Forster教授，根据媒体的报道，进一步澄清论文的一些发现和方法:
我们的论文关注的是碳排放和将未来变暖限制在1.5摄氏度的可行性。我们的结论是，只有加强政策，实现快速和持续的减排，我们才能取得成功。
在气温超过1.5摄氏度之前，我们估算了未来允许的碳排放量。为此，我们对过去的变暖做了假设，探索了2015年以来不同的变暖水平，以解决不确定性在历史变暖水平中的作用。读者应注意，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将其与其他证据一并考虑。由于不确定的历史变暖，碳预算概念固有的不确定性也可能被评估。
我认为一些媒体报道具有误导性，因为我们的论文没有评估气候影响或气候模式的表现。相反，我们的论文证实，如果社会有机会将升温限制在1.5摄氏度以内，世界各地就需要更多的紧急行动。