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太阳光线通过云层闪耀,因为黄昏方法。
太阳光线通过云层闪耀,因为黄昏方法。 信用:Peter Tsai摄影/ alamy股票照片。
客人帖子
2020年7月22日15:24

帖子:为什么现在可以排除低端的“气候敏感性”

必威手机官网碳简短的员工

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07.22.20
客人帖子 帖子:为什么现在可以排除低端的“气候敏感性”

经过四年的努力和一个国际科学家团队的详细讨论,我们比以往任何时候都能够更好地量化世界表面温度对不断上升的二氧化碳水平的反应。

我们的发现,发表于地球物理评论,缩小可能的范围。平衡气候敏感性“(ECS) - 一种衡量世界动价如何在上面的二氧化碳加倍温暖的衡量标准预工业水平

自美国气体学家以来,限制ECS在气候科学中仍然是一个圣杯biwei6868Jules Charney.他的体温可能在1.5至4.5摄氏度之间1979年报告。他的估计主要基于世界上第一个全球气候模型当他们在进行大气二氧化碳水平加倍时提供了不同的2C和4C的不同估计。

从那时起,尽管有40多年的研究,但大大提高了对大气过程的理解,以及更多详细观察,这一范围顽固持续存在。

现在,结合观测到的变暖证据、地球遥远的过去和气候模型,以及我们对气候的科学理解的进步,我们的发现表明ECS的范围可能在2.6摄氏度到4.1摄氏度之间。

这一狭窄的范围表明,人类社会将无法依赖低敏感性,以便给我们更多时间来解决气候变化。但是,这一云的银衬里是我们的调查结果也表明非常高的ECS估计不太可能。

顽固地广泛

地球气候对增加大气二氧化碳的敏感性是气候科学的根本问题。biwei6868它基本上决定了地球表面响应于人类引起的二氧化碳排放量。

大气中的二氧化碳浓度从工业前水平增加每百万份280份(ppm)到今天约416ppm。没有措施减少排放,浓度可能达到560ppm - 双重产业水平 -2060年左右

然而,ECS的估计范围仍然顽固地宽阔。这政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告(2007年发表的AR4)的结论是,ECS是可能- 在IPCC语言中,这意味着> 66%的几率 - 2.0c和4.5c之间。这表明,低于2C的估计不太可能并且最终表明正在进行一些进展。

然而,在IPCC的报告中,这种改善发生了逆转第五次评估报告(AR5),恢复到标准的1.5 - 4.5摄氏度范围可能估计。

为什么逆转?自2000年代以来,ECS的估计不仅仅来自气候模型,他们正在估计过去的气候(“古生物学”),从基于温度变化的历史观察的解释,以及潜在的气候反馈过程的研究。

在撰写AR5报告时,基于历史的估计得出了ECS的最佳估计,大约是2摄氏度。相反,来自过程理解和建模的估计支持Charney范围的上限。虽然范围重叠,但一方面基于观察到的气候变化的估计与另一方面对控制气候敏感性的过程的理解和建模之间的分歧令人担忧。

自2013年以来,科学家们一致努力了解为什么估计有所不同的技术细节,并采取第一个初步措施来协调不同的证据范围的不同估计。

我们的新研究说明了这种改进了解对彼此的不同,独立的证据界面有多大关系,并允许他们正式组合,以对ECS的更强的限制,而不是先前的整体评估。

可能的范围

我们的研究表明可能ECS范围为2.6C至4.1C,最佳估计略高于3C。在这个范围之外,我们发现ECS低于2C的差价超过5%,而且它在4.5℃以上的6-18%的几率。

我们还生产了一个估计有效的气候敏感性“ - 从ECS略有不同的措施 - 2.6到3.9c。(ECS是一个升温估计,一旦CO 2水平加倍,气候达到平衡。评估和模拟这有时是不切实际的,因为气候可能需要数千年来真正达到均衡。有效的气候敏感性是一个共同的解决方法,通常是外布的二氧化碳加倍后150年的变暖。)

乍一看,这似乎不像上次IPCC报告的重大改进,但事实上,它对理解气候科学和我们对21世纪变暖预测范围的信心有重要的影响。biwei6868

下图显示了我们研究(黑匣子)的各种EC系列,与AR5(灰色)和第五(蓝色)和第六(橙色)的全系列估计进行比较耦合型号互通项目(生产商)。(CMIP5模型预测被输入AR5,而CMIP6将支持即将到来的第六次评估报告,AR6。)

来自新研究的ECS系列(黑色)和强大的结果(灰色,显示有效敏感性),最后一个IPCC评估报告(AR5,蓝色),最后一代气候模型(CMIP5,黄色)和新的CMIP6气候模型(橙色)。对于Sherwood等,AR5,可能的气候敏感度(66%范围)由厚杆表示,而薄棒示出了很可能的灵敏度(90%范围)。通过碳简介使用高级必威手机官网校正。
IPCC上一份评估报告(AR5.,蓝色),最后一代气候模型(CMIP5.,黄色)和新的CMIP6.气候模型(橙色)。对于Sherwood等,AR5,可能的气候敏感度(66%范围)由厚杆表示,而薄棒示出了很可能的灵敏度(90%范围)。通过碳简介使用高级必威手机官网校正。

我们的研究通过首先确定和解释每条证据如何放置限制 - 或不放置限制 - 在可能的ECS上,产生更窄的范围。我们仔细审查了三种不同的证据:了解反馈进程;历史观察温度变化;和过去的气候变化的古典气候重建。

第二,我们的工作正式结合了所有三种估计,产生了ECS的中心估计略高于3C。它还对ECS的范围提供了额外的限制:90%的可能性估计在2.3C到4.7C之间。忽略任何一条证据线或使用不同的统计方法,可以得到2.0摄氏度到5.7摄氏度之间的“稳健的”有效敏感度估计值。

这些约束意味着我们现在能够将该范围与气候模型的估计进行比较,这些范围不会被用作自己的直接证据。如果一些气候模型与我们的范围相比,一些气候模型具有高ECS,预计在给定的排放途径下将高估了未来的变暖水平。同样,如果与我们的范围相比,他们可能会很远远低估未来的变暖。

综合多条证据

反馈过程是地球如何响应CO2水平的重要因素。有积极的反馈 - 那些加强变暖的人和消极的反馈 - 那些挫伤变暖的人。积极反馈的一个例子是当变暖熔化冰雪时,这意味着较少的阳光反射并且更多被吸收,因此导致更加变暖。

我们检验了来自观察、理论、详细模拟和气候模型的证据。我们的分析显示,ECS的估计需要低于2摄氏度有关全球变暖的负面反馈,我们发现非常不可能。因此,仅本证据可以排除ECS低于1.5℃的估计值。

迄今为止观察到的变暖是进一步的证据。我们已经经历过大约1C的变暖二氧化碳浓度不增加一倍这一发现使得ECS值不太可能小于2C。然而,一个好的估算出来的ECS历史证据被量化的困难阻碍了气溶胶的降温效果——从空气污染和火山——认识,反馈过程可能是几十年来以不同的方式比他们预计将在长期运作。这使得我们很难从历史数据中排除ECS的高值。

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古爱宝质是我们检查的第三阶的证据。地球遥远的过去自然发生的气候变化如果有足够的信息可用,也可以帮助限制ECS。我们发现,信息最丰富的两个时期是最后一次冰河时期(大约2万年前),比现在低3到7摄氏度,以及上新世中期的温暖时期(比现在高1到3摄氏度),这大约发生在300万年前。最后一次最大冰期对冷却的限制提供了最好的单一证据,表明高ECS值是不可能的。

当证据的处理方式在一起处理时,ECS上的这些约束变得更加强大,使得组合的证据开始排除高ECS值......

统治高ECS值:如果真正的ECS值超过4.5℃,则云反馈需要比卫星数据所建议的放大更大。未来的反馈也需要比在历史时期的放大更大。此外,地球冰盖的变化和最后冰川最大值的干燥条件下的灰尘沉积需要严重高估。

排除低ECS值如果真正的ECS值小于1.5℃,则需要发现一个意外的新的强大冷却云反馈过程。也需要气溶胶需要贡献近零的冷却效果,甚至对历史时期的气候变暖效果。此外,中间外烯期间估计的升温需要高估。

我们考虑了通过执行统计测试套件来犯错的所有证据的可能性。我们的测试还评估了对特定证据的依赖。这些测试使我们能够定居在论文中提出的最终ECS,但只有经过大量的数学和视频会议讨论。

下图表显示了每种证据的结果,其中每个盒子指示有效气候敏感性的50%的似然范围。

从每一划线单独计算的50%的有效气候敏感度范围,以及组合的可能性。请注意,历史估计的上限受到严格受到限制并且超过8C。根据Sherwoo必威手机官网d等人的图20,通过碳简介使用碳简介。(2020)。
从每一线证据独立计算的有效气候敏感度的50%的可能性范围。请注意,历史估计的上限受到严格受到限制,并且是> 8C。根据Sherwoo必威手机官网d等人的图20,通过碳简介使用碳简介。(2020)。

与模型的比较

本文的前面的数字表明,一些CMIP6型号在纸张中给出的ECS范围外,都在高端和低端。

我们的工作表明,由于我们范围之外的ECS的模型不太可能代表真正的ECS,因此可以预期高估或低估未来的温度变化。

然而,我们的研究不是决定性的,在ECS的高端值的统计中仍有空间,特别是,因为这比我们的低端值受到的约束更少。因此,我们的工作不能绝对排除这些高端机型。

此外,其他研究发现,在许多方面,改善了具有高ECS值的模拟。因此,在评估未来风险时,仍然是包括这些高ECS模型的有用预防措施。

Sherwood, S.等人(2020)利用多种证据对地球气候敏感性进行评估,《地球物理学评论》doi.org/10.1029/2019RG000678.

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