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在奥地利维也纳,日出时,马契菲尔德的风力涡轮机。 资料来源:毛里求斯图片有限公司/ Alamy Stock Photo。
气候状况
2020年10月23日7点

气候状况:2020年将是有记录以来最热的一年

齐克Hausfather

齐克Hausfather

10.23.20
齐克Hausfather

齐克Hausfather

23.10.2020 |截至
气候状况 气候状况:2020年将是有记录以来最热的一年

虽然今年有很多值得纪念的原因,但2020年很可能也是自19世纪中期有可靠记录以来地球表面最热的一年。

因为它缺少任何专业,这就更加值得注意了厄尔尼诺事件——这一因素促成了之前大多数创纪录的温暖年份。

然而,还有三个月的时间,仍然存在一些不确定性。在热带太平洋上不断生长的La Niña可能会导致更冷的温度,从而导致第二名的结果——至少在世界各地不同研究小组的全球温度记录中是这样。

今年的前9个月,主要温室气体——二氧化碳,甲烷,一氧化二氮-在大气中。在夏季的大部分时间里,北极海冰的范围都处于历史最低水平,而夏季的最小值被记录为第二低的记录2012年之后。

虽然气候记录是突出地球变暖的有用基准,但随着时间的推移,温度、海冰和其他气候因素的变化比任何一年创下新纪录都要重要得多。

在过去的50年里,有一个明显的变暖趋势,同时一些数据也暗示了近年来可能加速变暖。同样,海冰的范围和体积都在随着时间的推移而明显减少。

地表温度显示出创纪录的温暖

2020年的前9个月非常温暖。必威手机官网Carbon Brief分析了六个不同研究小组报告的全球表面温度记录:美国国家航空航天局;美国国家海洋和大气管理局;英国气象局哈德利中心/东英吉利大学;伯克利地球;卡谭和方式;和哥白尼/ ECMWF

下图显示了1970年以来每年的气温异常——相对于1981年至2010年的平均气温的变化——以及2020年前九个月的平均气温。(注:截至撰写本报告时,哈德利/东安格利亚或考坦和韦的9月份气温数据尚未获得。)

全球年平均地表温度以及2020年迄今为止的温度
年全球平均地表温度来自美国国家航空航天局GISTEMPNOAA GlobalTemp哈德利/ UEA HadCRUT4伯克利地球卡谭和方式哥白尼/ ECMWF(线),以及2020年至今的气温(1月至9月,彩色点)。与1981-2010年的基线相比,绘制出了异常。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

地表温度记录显示,自1970年以来,全球变暖约0.9摄氏度,平均每10年升温0.18摄氏度。在2020年,许多月份都创下了新的温度记录,尽管由于使用的观测数据不同,结果略有不同,调整用于度量技术随时间的变化,以及填充度量之间差距的方法。

下表显示了月份的排名,“1”表示该月有记录以来的最高温度。记录中最热或并列最热的月份用绿色标出。

美国国家航空航天局GISTEMP 哈德利/ UEA HadCRUT4 NOAA GlobalTemp 伯克利地球 Cowtan&Way 哥白尼/ ECMWF
1月 2日 1日 1日 2日 2日 1日
2月 2日 2日 2日 2日 2日 2日
3月 2日 2日 2日 4日 2日 4日
4月 1日 2日 2日 1日 1日 2日
五月 1日 1日 1日 1日 1日
6月 1 * 4日 3日 1日 2日
7月 2日 4日 3日 1日 3日
8月 3日 2日 2日 3日 4日
9月 1日 1日 1日 1日
2020年不同数据集按月的气温排名。需要注意的是,Hadley, Berkeley,和cotan and Way可以追溯到1850年,NASA和NOAA可以追溯到1880年,而Copernicus/ECMWF直到1979年才出现。* 2020年6月,美国宇航局的数据与2019年并列第一。

2020年的9个月中有6个月——1月、4月、5月、6月、7月和9月——在至少一个全球地表温度数据集中都出现了创纪录的温度。在至少一个数据集中,全年的所有月份都是第二热或最热的,而且没有数据集的任何月份低于记录中的第四热。

下图显示了2020年迄今为止的气温(红线)与美国宇航局GISTEMP数据集(使用其新的数据集)中的前几年(灰线)的对比版本4).它显示了一年中每个月到目前为止的温度,从1月到全年平均温度。

从2012年到2020年每个月的全年气温。
从2012年到2020年每个月的全年气温美国国家航空航天局GISTEMP.与1981-2010年的基线相比,绘制出了异常。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

而2016年的温暖是由超级El Niño事件支撑的这在今年晚些时候消失了在美国,2020年是一个非同寻常的年份,因为它的早期温暖发生在El Niño-neutral条件下。

很可能成长La Niña事件在接下来的几个月里,太平洋热带地区的气温将略有下降,但它的主要影响将在2021年显现,因为全球气温往往比太平洋El Niño地区的气温滞后大约三个月

虽然预测La Niña和El Niño事件的进程具有挑战性,但它确实有可能使2021年的温度至少比2020年低一些。

下图显示的范围ENSO预报模型由不同的科学小组制作,每种模型的平均值用粗红、蓝、绿线表示。0.5C以上的正值反映El Niño条件,而-0.5以下的负值反映La Niña条件。

El Niño三个月南方涛动(ENSO)预报模式Nino3.4地区(3月、4月、5月- MAM -等等)。信贷:CPC / IRI ENSO预测

更新2020年气温预测

碳简报利用今年前九个月的数据,加上过去和未来的ENSO情况,根据不同的地表温度记录,对2020年的温度最有可能到达的地方做出了预测。必威手机官网

结果如下图所示。每项记录的1979年至2019年的年温度都用黑色表示,而2020年基于前六个月的年温度的可能范围(95%置信区间)则用红色条表示(详情见末尾的方法注释)。

年全球平均地表温度和2020年的估计
年全球平均地表温度和2020年的估算美国国家航空航天局GISTempNOAA GlobalTemp哈德利/ UEA HadCRUT4伯克利地球哥白尼/ ECMWF.与1981-2010年的基线相比,绘制出了异常。详情见下面的方法说明。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

根据今年到目前为止的气温,2020年在最热年份排行榜上的概率如下表所示。

美国国家航空航天局GISTEMP 哈德利/ UEA HadCRUT4 NOAA GlobalTemp 伯克利地球 Cowtan&Way 哥白尼/ ECMWF
1日 83% 61% 52% 55%
2日 17% 39% 48% 43%
3日 1% 0% 0% 2%
4日 0% 0% 0% 0%
每个数据集2020年温度排名的估计概率,最可能的结果以粗体显示。注意,这些概率不包括每个记录的测量不确定性,只是最好的估计。缺失的数值代表了尚未报告九月份气温的数据集。详情请参阅最后的方法论注释。

在碳简报最后一次发布后的三个月里必威手机官网国家的气候季度报告从美国国家航空航天局和哥白尼的数据集来看,2020年成为有记录以来最热年份的可能性有所降低,但从美国国家海洋和大气管理局和伯克利的数据集来看,这种可能性有所上升。特别是美国国家海洋和大气管理局,从2020年只有43%的机会创造一个新的记录,有61%的机会(NOAA自己的模型给他们的数据集一个略高65%的几率).

同样,从目前报告的所有数据集来看,2020年也只有极小的可能不是有记录以来最热的年份或第二最热的年份(2016年之后)。

随着每个月新增数据的增加,2020年预期气温的不确定性也在减小,因为剩下的改变平均气温的月份越来越少了。下图说明了这一现象,显示了2020年全年温度的最佳估计(红色)和不确定范围(黑色胡须)随着每一个额外月份的数据的可用性而变化。

年全球平均地表温度来自哥白尼/ ECMWF2016年(蓝线)、2019年(黑点)以及每年每个月的投影(红点、黑须)。图表由碳简报。必威手机官网

当前温度与模型预测一致

气候模型根据对未来排放、温室气体浓度等的不同假设,提供基于物理的未来变暖估计climate-influencing因素

下图显示了各模型的预测范围政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告-统称为CMIP5模型-在1970年到2020年之间,灰色阴影和所有模型的平均投影显示为黑色。个别的观测温度记录用不同颜色的线表示。

在这些模型中,2005年以前的气温估计数是利用已知的过去气候影响的“后报”,而2005年以后的气温估计数是基于对事物可能变化的估计数的“预测”。

从CMIP5模式和1970年至2020年的观测数据得出的12个月全球平均地表温度
12个月全球平均地表温度CMIP5模型以及1970年到2020年的观测结果。模型使用2005年后的RCP4.5强迫。它们包括海洋表面温度和陆地表面空气温度与观测结果相符.与1981-2010年的基线相比,绘制出了异常。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

2005年至2014年间,全球气温略微低于气候模型预测的变暖速度,但过去几年却相当不错接近模型平均值.对于……尤其如此全球完整的温度记录例如美国国家航空航天局、伯克利地球和哥白尼/欧洲中期天气预报中心的再分析,其中包括整个北极的温度估计。最近几个月,气温一直略高于模型平均水平。

温室气体浓度创历史新高

由于化石燃料、土地利用和农业的人类排放,温室气体浓度在2020年达到了新高。

三种温室气体——二氧化碳、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)——是人类活动捕获的大部分额外热量的罪魁祸首。到目前为止,二氧化碳是最大的因素,约占温室气体排放量增加的50%。辐射强迫从1750年开始。甲烷占29%,N2O约占5%。剩下的16%来自其他因素,包括一氧化碳,黑碳卤烃,例如氯氟烃。

人类排放的温室气体使大气中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的浓度至少达到了最高水平几百万年——如果不是更长时间的话。

下图显示了这些温室气体的浓度百万分之从20世纪80年代初到2020年6月(目前可获得的最新数据),二氧化碳和甲烷和一氧化二氮的浓度分别为ppm和ppb。

全球二氧化碳甲烷甲烷和一氧化二氮的浓度。
全球二氧化碳、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)的浓度。根据NOAA的数据地球系统研究实验室.注意y轴不是从0开始的。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

大气中CH4浓度在1999年进入高原后,2006年又开始上升。自2014年以来,这一增速进一步加快,从那以后,每年大约以8ppb的速度直线增长。与CO2和N2O不同,CH4在大气中的寿命相对较短,长期内不会在大气中积累。这意味着——近似地说——大气中CH4的水平与过去十年的排放水平直接成正比。如果排放量保持不变,大气中CH4将保持不变,而排放量的增加将表现为大气中CH4的增加。另一方面,如果CO2和N2O排放量保持不变,大气浓度将继续增加。

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虽然随着时间的推移,大气去除CH4的能力会发生一些复杂的变化(通过与哦,分子),即近年来甲烷浓度的上升强烈建议全球甲烷的排放量也在增加。

北极海冰出现第二低的夏季最小值

在2020年夏天的大部分时间里,北极海冰范围都处于极低水平,在7月份每天都创下新纪录。这些记录是指从20世纪70年代末开始的极地观测卫星时代。

夏季极小期通常发生在9月下旬第二低的记录.今年北极的海冰恢复也异常缓慢,10月中旬的海冰达到了每年这个时候的最低水平。

南极海冰范围在2020年前10个月接近长期平均水平。

下图显示了2020年北极和南极的海冰范围(红色实线和蓝色实线),1979年到2010年的历史范围(阴影区域)和历史最低记录(黑线虚线)。与全球气温记录不同的是,海冰数据是每天收集和更新的,这使得人们可以一直看到海冰的范围。

来自美国国家冰雪数据中心的北极和南极每日海冰范围。
北极和南极每日海冰范围从美国国家冰雪数据中心.粗体线表示每日的2020值,阴影区域表示两个标准偏差范围从1979年到2010年的历史数据来看。黑色的虚线显示了每个极点的最低记录。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

下图显示了自20世纪70年代末以来,北极海冰的数量明显而稳定地减少,较深的颜色(较早的年份)在顶部,较浅的颜色(较近的年份)更低。

夏季海冰的减少尤为明显。今年,在2020年9月的最小值期间,海冰面积仅为上世纪70年代末和80年代初的一半。

从1979年到2020年10月中旬,美国国家冰雪数据中心每周公布的北极和南极海冰范围
北极和南极每周海冰范围从美国国家冰雪数据中心从1979年到2020年10月中旬图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

然而,海冰范围只是故事的一部分。除了冰的范围在减少之外,与过去覆盖该地区的冰相比,现在的海冰更年轻、更薄。

下图使用的数据来自泛北极海冰模拟和同化系统(PIOMAS),显示了1979年至2020年间北冰洋冰层的厚度。2020年的海冰量是有记录以来第四低的,而且在过去的几十年里,海冰量有明显的下降趋势。

北极海冰体积异常从1979年到2020年9月PIOMAS

方法论的注意

一个多元回归统计该模型用于估计提供温度记录的每一组2020年可能的温度范围。该模型使用了一年中前九个月的平均气温,最新的每月气温值(2020年9月)的平均值ENSO 3.4区域值在一年的前九个月和平均预测的ENSO 3.4值在一年的最后三个月来估计年温度。该模型对这些变量与1950年至2019年(或1979年至2019年)期间的年温度之间的关系进行了训练哥白尼/ ECMWF再分析数据集).然后,该模型使用这种拟合来预测每一组最可能的2020年年度值以及95%置信区间。2020年最后6个月的预测ENSO 3.4区域值取自NMME模式平均预报

利用回归模型的输出估计2020年不同年份排名的百分比可能性,假设a正态分布的结果。这让我们可以估算出2020年可能的年度值中,每一组的温度高于或低于前几年的百分比。

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