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火车穿过淹没了公路在德国,2021年2月。 信贷:帕维尔Metluk除股票的照片。
国家的气候
2022年1月17日8点

州的气候:2021年世界温暖

齐克Hausfather

01.17.22

齐克Hausfather

17.01.2022 |上午8:00
国家的气候 州的气候:2021年世界温暖

2021年的气候数据现在主要在,它被证明是另一个值得注意的一年在海洋、大气、冰冻圈和地球的表面温度。

在本文中,碳短暂解包不同的数据集,必威手机官网去年的记录和极端事件。使用下面的链接导航之间的部分:

  • 海洋热含量:这是历史上最热的一年的海洋热含量,显著增加2020到2021之间。
  • 表面温度:这是第五和第七最热的表面温度世界作为一个整体,世界陆地的第五个最热的区域,和第七最热的海洋。
  • 气候变暖对土地:这是历史上最热的一年在25个国家和地区有18亿人居住。
  • 极端天气:2021年最热的北半球夏季(6月、7月和8月)记录世界各地的土地,以及极端的热浪,野火,降雨。
  • 与气候模型数据进行比较:观察远远CMIP5范围内的气候模型预测在过去的70年里。
  • 大气变暖:这是六或八最温暖的一年低对流层大气的下部,这取决于使用的数据集。
  • 海平面上升:海平面达到了新的纪录高点,在过去的三十年里明显加速。
  • 温室气体:二氧化碳浓度达到创纪录水平,甲烷和一氧化二氮。
  • 海冰范围:北极海冰远低于长期平均水平在一年的大多数时间,虽然每日记录设置相对较少。夏季北极海冰最小的12日最低在1970年代末以来。
  • 展望2022年:碳必威手机官网简要预测,2022年全球平均气温将会类似于2021年。

记录海洋热含量

去年,气温达到了最高纪录世界海洋的热容量。海洋热含量(OHC)增加了约417 zettajoules自1940年代——十万亿亿焦耳。热量增加仅在2021年与2020年相比大约14 zettajoules——大约是23倍比地球上的每个人都在2019年必威体育在线注册使用的总能量(全球初级能源统计数据的最近一年)。

Human-emitted温室气体在大气中多余的热量。虽然一些温暖的地球表面,绝大多数-约93%的——进入海洋。三分之二的积累在前700米,但有些也最终在海洋深处。年度OHC估计从1950年到现在都上700米和700米- 2000米的海洋深处下图所示。

年度全球海洋热含量为0 - 700米和700 - 2000米层
年度全球海洋热含量(zettajoules——十亿兆焦耳,或10 ^ 21焦耳)700 - 2000 0 - 700米和米层。数据从程等2021。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

在许多方面,OHC代表一个更好的衡量气候变化比全球平均地表温度。它的额外热量最终和远不如表面温度变量间的关系。

数量或比率的变化变暖更容易比表面检测OHC记录中。例如,OHC显示很少有证据适度放缓气候变暖的表面在2000年代中期,当时引起了这么多的注意。它还显示了一个明显的加速1991年之后,匹配率的增加温室气体排放在过去的几十年里。

自1991年以来每年都设定一个新的OHC记录,表明热继续积累在地球系统的大气温室气体浓度增加。

Fifth-to-seventh表面上最温暖的一年

全球表面温度在2021年开始记录以来最热的测量的是在1800年代中期。数据从美国国家航空航天局,美国国家海洋和大气管理局伯克利地球显示这是第六个最热的一年,而数据哥白尼ERA5已经是第五最热。哈德利中心/国际世界语协会的释放HadCRUT5记录已经被推迟由于数据报告的问题,但它可能会显示一个类似的排名为2021。

在所有情况下,记录被有效地与2015年和2018年,在2021年第五到第七个最热的记录的范围内测量的不确定性。

全球表面温度记录可以计算出1850年,尽管一些组织选择在1880年开始记录更多的数据是可用的。1850年之前,记录存在一些特定的地区,但不够普遍计算全球气温与任何合理的准确性。这些记录是由结合船和技术测量海洋海洋表面温度与表面温度的空气温度气象站在陆地上(哥白尼ERA5是个例外,因为它使用天气模型再分析)。

下面的图表显示了自1850年以来,全球气温记录,温度显示相对于1880 - 99年期间强调以来气候变暖前工业化时期

从1850 - 2021年度全球平均地表温度
从1850 - 2021年度全球平均地表温度。数据从美国国家航空航天局GISTEMP,NOAA GlobalTemp,哈德利/ UEA HadCRUT5,伯克利地球,哥白尼ERA5(1979 - 2021年气温用作再分析记录开始于1979年,与数据集正常化HadCRUT5在1981 - 2010年期间估计工业化前的)以后的更改。温度变化都是策划对1880 - 1899年工业化前的基线。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

2021年的温度是1.1度和1.2度之间的比气温19世纪末(1880年至1900年),根据所选择的温度记录。去年代表之间的连续第七和第十年,全球温度已经超过1度高于工业化前的水平,在不同的数据集。

下面的图显示了表面温度自1970年以来,这一期间大气温室气体浓度迅速增加。虽然2021不是像过去两年那样温暖,它是管道的长期变暖的趋势数据。

从1970 - 2021年度全球平均地表温度
第一个图一样,但1970 - 2021年的数据,使用1981 - 2010年基线期强调最近记录之间达成的一项协议。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

过去7年记录的真的是比任何温暖。如下图中可以看出从伯克利地球。每个阴影曲线代表的年平均温度。进一步,曲线是正确的,温暖的。

每年的宽度的曲线反映了年度温度值的不确定性等因素造成的(变化的测量技术和世界上的一些地方已经比其他人更少的测量位置)。

全球每年的平均表面温度相对工业化前的与各自的不确定性来自伯克利地球
全球每年的平均表面温度相对工业化前的与各自的不确定性(曲线的宽度)伯克利地球。注意,变暖是这里显示相对于1850 - 1900年期间的温度。产生的图罗伯特·罗德博士

年际变化的影响主要是由于温度的记录厄尔尼诺和拉尼娜事件,短期对气候变暖或冷却的影响。其他下降有关大型火山喷发。长期的气候变暖是由于增加大气中的二氧化碳和其他温室气体排放来自人类活动。

去年的气温拖累的适度拉尼娜事件的早期,这数目前几个月(创建一个罕见”双底衰退“拉尼娜事件)。然而,由于滞后之间的几个月拉尼娜现象在太平洋和峰值影响全球气温,拉尼娜现象在2021年底,2022年可能会导致更大的影响。

评估厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响,表面温度记录,碳简短了估计的温度会在缺乏这些事件。必威手机官网下面的图显示了估计的温度与厄尔尼诺删除(见方法在本文的最后部分细节使用的方法)。哥白尼记录不包括在可用的图,因为它没有数据在1979年之前。

每年全球平均地表温度与厄尔尼诺和拉尼娜事件的影响
年度全球平均地表温度与厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响(ENSO)事件使用福斯特和拉姆斯托夫(2011)的方法。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

删除厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响温度记录是2020年而不是2016年历史上最热的一年的温度数据,在2016年气温受益于一个大型厄尔尼诺事件。通常它也减少了2015 - 21年的区别时期,尽管2021年仍然是第六个最热的一年。

温度2021年小幅增加约0.07摄氏度——早期的降温效应,2021年拉尼娜事件了。一次厄尔尼诺现象影响,大型火山爆发的影响,比如那些在1982年和1991年——也更容易点的温度记录。

更快速的变暖

关注全球表面温度作为气候变化的一个关键指标是很重要的,但可以掩盖非常不同利率的改变整个星球。

例如,虽然大部分的地球表面被海洋覆盖,几乎所有的人类居住和活动都是在土地领域。土地比海洋变暖速度70%左右,高于全球平均水平40%——自1970年以来。

下图将伯克利地球温度数据集分解成土地(红色)和ocean-only(蓝色)的温度。

陆地和海洋温度上升以来工业化前的1850 - 1900年期间
陆地和海洋温度上升以来工业化前的1850 - 1900年期间伯克利地球。产生的图罗伯特·罗德博士

当世界作为一个整体温度上升了1.3摄氏度,因为前工业化时期(1850 - 1900)在伯克利地球数据集,土地地区温暖更大的平均金额- 1.8 c。相比之下,海洋变暖更慢——前工业化时期以来的0.8摄氏度左右。(见必威手机官网的帖子在陆地和海洋温暖速度不同的原因。)

陆地和海洋的不同部分以不同的速率也在变暖。温暖覆盖世界的大部分地区,2021年,东北特别反常地高温的加拿大、中国、朝鲜、韩国、中东、和非洲北部。从伯克利地球,下图显示了年平均温度,相对于1951 - 80年,在世界各地。

从伯克利地球表面温度异常为2021
2021年的地表温度异常伯克利地球。注意,伯克利使用1951 - 80年基准来计算异常。

一年的极端

除了七大最暖的年份之一,2021年全世界许多极端气候——包括破纪录极端高温事件,暴雨和洪水,灾难性的森林大火、风暴和干旱

地区拥有18亿人看到了他们在2021年最热的一年,有25个国家,包括中国,韩国,孟加拉,尼日利亚,设置历史年度温度记录。下面的图,也来自伯克利地球,显示了地区的世界,温暖或寒冷的2021年创下的记录。

值得注意的是在地球的大部分地区设立新的温暖的记录,没有地球上的位置,年平均气温最冷的纪录。

地区在历史上最热的五5最酷的年平均气温在2021年
地区之间的五个最热的(红色)的五个最酷的(蓝色)在2021年的年平均气温记录。图从伯克利地球

尤其是中国看到异常高温2021年,年均温暖超过2摄氏度首次高于工业化前的水平。

北半球的夏季(6月、7月和8月)特别温暖,与今年看到历史上最炎热的夏季世界各地的土地区域。下面的图显示了从伯克利地球夏季气温数据集在1850和2021之间。每个红点代表三个月的平均温度。

北半球夏季平均地表温度
北半球夏季(6月、7月、8月)平均地表温度伯克利地球。异常策划对1850 - 1900年基准。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

一些极端事件在2021年是无与伦比。特别是,一个夏天的热浪北美西北部在6月底气温达到49.6 c (121 f)在加拿大,打破了纪录的1937年45 c (113 f)。这个记录是集的小镇在很大程度上是第二天被野火摧毁。

一个归因研究世界天气归因研究小组发现,热浪会”几乎不可能“没有人类引起的全球变暖。在工业化前的气候,事件只会在每150000年发生一次。气候变化从它150倍更有可能发生,但它可能仍然是一个相对罕见一千分之一年事件,科学家们发现。

然而,在一个场景2 c变暖的世纪末相对于工业化前(即0.8摄氏度升温高于当前水平),这样一个极端的热浪将“发生大约每5到10年”。

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作者警告说,有可能甚至150倍更有可能发现可能低估了这些极端的患病率在一个变暖的世界。他们建议的可能性,”一个非线性阈值,少量的全球变暖是现在造成极端气温上升的速度比已经观察到目前为止”。

去年也有超过50个飓风,飓风和温带风暴。有致命的洪水在尼日利亚,加纳,印度,土耳其,德国,比利时,荷兰和中国,以及极端的热浪在西伯利亚,巴基斯坦、印度北部,部分中东、北非和欧洲、美国西部和灾难性野火,地中海和以色列。

下图,从必威手机官网碳短暂的帖子在夏季极端天气事件,显示的位置不同类型的极端气候经历了2021年。

Map-of-Summer-Weather-Hazards
位置和类型的极端气候经历了2021年北半球的夏天。图从碳短暂必威手机官网帖子通过克洛伊Brimicombe和同事。

观察温度接近气候模型的预测

气候模型提供基于物理的估计未来气候变暖给予不同的假设对未来排放,温室气体浓度等climate-influencing因素

这里,碳简要必威手机官网探讨气候模型的集合——被称为CMIP5——在2013年使用第五次评估报告(AR5)政府间气候变化专门委员会(IPCC)。CMIP5,温度模型的估计在2005年之前是一个“追算”使用已知的过去气候的影响,而温度预计在2005年之后是一个“预测”基于估计的事情可能会改变。

下面的图显示了自1950年以来个人CMIP5模型预测的范围,以及未来预测到2100年在中间道路RCP4.5排放的场景。黑线显示平均38个不同的模型,而灰色区域显示了95% (两个σ模型的预测范围)。观察温度绘制的气候模型数据,与个别观察记录由彩色线。

年度全球平均地表温度在1950 - 2100年间从CMIP5模型和观察
年度全球平均地表温度CMIP5模型和观测之间的1950年和2100年观测(到2021年)。模型使用RCP4.52005年之后的场景。它们包括在海洋和海洋表面温度表面空气温度以匹配所测量的观测。异常策划对1981 - 2010年基准。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

观察的范围内远远CMIP5气候模型预测在过去的70年里。2021年温度非常接近模型的平均水平。这里的气候模型输出显示混合—也就是说,他们把土地地表气温与海洋表面温度测量海洋以同样的方式他们观察气候记录。这允许一个更精确的比较的两个。

最新一代的模型-CMIP6——不是观察相比,在这种状态下的气候报告。联合国政府间气候变化专门委员会的最新报告第六个评估报告(AR6)已经改变了整体的模型。而不是简单的平均所有的模型(及其范围)——就像在以前的IPCC报告政府间气候变化专门委员会决定使用加权模型的子集,同意与历史的观察。这也反映了缩小的气候敏感性在最近的IPCC报告——这样一些新模型不属于“很有可能”灵敏度范围。

虽然IPCC AR6提供一套新的未来“评估变暖”的预测,这些在2015年开始,这使得比较与观察在这么短的时间内不是很丰富。

大气变暖

除了在全球陆地和海洋表面的测量,卫星微波探测单元已经提供的估计自1979年以来,各层大气的温度。

最低层他们估计——低对流层——反映了温度在水面上几公里,大致对应于表面温度的变化。产生的记录遥感系统(RSS)显示2021年的第六个最热的对流层较低,而记录的阿拉巴马大学亨茨维尔(UAH)显示第八最热。下面的图表显示了两个记录,RSS在红色和蓝色UAH——低对流层(TLT)。

全球平均低对流层温度从1979年- 2021年
全球平均低对流层温度RSS版本4(红色)和UAH版本6(蓝色)从1979年- 2021年,相对于1981 - 2010年基准。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

低对流层往往是影响更强烈的厄尔尼诺和拉尼娜事件比表面和卫星记录显示相应更大的变暖或冷却峰值在这些事件。这就是为什么,例如,1998显示为最热的一年的卫星,而不是表面的记录。

这两个低对流层温度记录显示2000年代后巨大差异。RSS显示了整体升温的速度相似表面温度记录,近年来尽管UAH显示相当慢变暖比已经观察到表面上。都有看到大调整近年来,温暖RSS和冷却UAH与之前的版本相比,每个记录。

除了低对流层的温度记录,RSS和UAH还提供测量低平流层-一个地区的上层大气约18公里的高空。低平流层冷却了过去几十年在人类温室气体排放的一个清晰的指纹,这温暖大气的下部冷却时被捕获热量上层大气的热量更少逃。如果其他因素,如改变太阳能输出——导致气候变化,平流层和对流层会变暖。

下面的图显示了低平流层温度(TLS)记录RSS(红色)和UAH(蓝色)从1979年到2021年。

全球平均低平流层温度从1979年- 2021年
全球平均低平流层的温度RSS版本4(红色)和UAH版本6(蓝色)从1979年- 2021年,相对于1981 - 2010年基准。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

加速海平面上升

现代海平面已经上升到一个新的高度,由于组合冰融化的土地(如冰川和冰盖),水变暖,热膨胀和变化土地蓄水。近年来,已经有了更大的贡献从冰盖和冰川融化海平面上升,气温升高加速冰盖损失格陵兰岛南极洲

自1990年代初以来,全球海平面上升已经使用卫星高度计数据估计。全球海平面早些时候已经从一个网络重构全球潮汐计测量。这使得研究人员估计海平面已经改变了自1800年代末

下面的图表显示了海平面上升7个不同的数据集(彩色线),以及美国宇航局的卫星高度计测量卫星的评估科罗拉多大学(黑色)1993年之后。(如海平面上升全年数据尚未公布,2021年的值是通过7月估计基于数据。)

1900年和2021年之间的全球平均海平面上升
在1900 - 2021年间全球平均海平面上升帕默等2021,Frederikse等2020,Dangendorf等2019,干草等2015,2014年数据等,教堂和白色的2011,射线和道格拉斯2011年。卫星高度计数据从1993年(黑)来自科罗拉多大学。图表的必威手机官网使用Highcharts

海平面上升了约0.2米(200毫米)自1900年以来。虽然海平面上升估计大多同意在最近几十年,在1980年之前更大的差异是明显的。也有证据表明加速海平面上升在1993年之后的时期高质量的卫星测高数据是可用的。(见碳短暂必威手机官网的讲解员气候变化是如何加速海平面上升)。

这部分冰川融化海平面上升受到土地。世界各地的科学家测量冰川的大规模使用各种遥感技术,以及通过格蕾丝测量地球的引力场。雪落在冰川和冰之间的平衡损失通过融化和断裂——或“产犊”——冰山决定如果冰川资源随时间增长或减少。

一个国际财团称为世界冰川监测服务追踪164个不同的冰川在全球19个不同的地区。下面的图显示了全球平均冰川质量的变化从1950年到2020年底(2021值尚未公布)。报告指出,冰川融化米的水当量,这是一个衡量平均多少质量已经丢失。

从1950 - 2020年全球平均冰川融化
从1950 - 2020年的全球平均冰川融化世界冰川监测服务米水当量。必威手机官网碳短暂使用Highcharts

大气温室气体浓度达到新高

温室气体浓度在2021年达到一个新的高度,由人类排放的化石燃料,土地利用和农业。

三个温室气体——二氧化碳,甲烷(CH4)和一氧化二氮(一氧化二氮)——负责额外的大部分热量被人类活动。二氧化碳是迄今为止最大的因素,占大约50%的增长”辐射强迫“自1750年以来。

甲烷占29%,而一氧化二氮占5%左右。剩余的16%来自其他因素包括一氧化碳,黑碳卤烃,如氟利昂。

人类温室气体排放大气二氧化碳浓度的增加,甲烷和一氧化二氮在至少的最高水平几百万年——如果不是更长。

下面的图显示了这些温室气体的浓度百万分之(ppm)二氧化碳(蓝线)和ppb (ppb)甲烷(橙色)和一氧化二氮(红)——从1980年代初到2021年10月2021年9月为二氧化碳和甲烷和一氧化二氮(目前可获得的最新数据)。

全球二氧化碳浓度、甲烷和一氧化二氮1980 - 2021
全球二氧化碳浓度、甲烷(CH4)和一氧化二氮(一氧化二氮)。基于美国国家海洋和大气管理局的数据地球系统研究实验室。注意,该轴不从0开始。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

尤其是甲烷浓度大幅增长在过去的十年后,高原在2000年代。这似乎是驱动由农业和化石燃料排放的增加,大致相当。到目前为止有甲烷的证据有限永冻层根据解冻意味深长地导致大气浓度2020年全球甲烷预算,尽管这可能在未来成为一个更大的来源。

十二北极海冰最低纪录

北极海冰在低端的历史(1979 - 2010)2021年的大部分时间里,但是看到一些新的历史记录日常低外短暂的2月和7月。夏季最低程度——今年最低水平的12日最低在1970年代末以来。

南极海冰今年上半年是正常的,但跌至10月之后的历史范围的低端。(更多关于南极海冰范围改变了几十年来,看到的帖子必威手机官网去年发表的)。

下面的图显示了南极和北极(红色线)(蓝线)每天的海冰范围,以及它如何比较的历史范围(相应的阴影)。

2021年每日北极和南极海冰范围
北极和南极海冰范围的美国国家冰雪数据中心。粗线显示每日2021值,阴影区域表示两个标准偏差范围在1979年和2010年之间的历史价值。点缀的黑色线条显示每个杆的纪录低位。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

展望2022年

以“双底衰退”拉尼娜事件在2021年的下半年,拉尼娜现象将持续下去至少在2022年的前三个月。因为有一个几个月的滞后当厄尔尼诺或拉尼娜现象之间的峰值在太平洋热带地区和它们对全球气温的影响,这些拉尼娜现象可能会2022年温度冷却的影响。

到目前为止,已经有三个预测——从英国气象局,美国宇航局的Gavin Schmidt博士和伯克利地球- - - 2022年的气温可能会是什么样子。

第一次碳短暂提供自己的预测可能2022温必威手机官网度-基于模型使用前一年(2021),温度在过去三个月,厄尔尼诺/拉尼娜条件在过去六个月,和的预测厄尔尼诺/拉尼娜条件在未来六个月。

之间有显著差异四个可能的预测2022年的温度。英国气象局和新的碳简短的估计有2022到2021非常相必威手机官网似,它不太可能成为历史上最热2年。伯克利地球预测,2022年将是有点温暖,类似于2017年的第四个最热的一年,而施密特新婚预测,2022年可能会与2016年和2020年是历史上最热的一年。

下图展示了四个不同的预测2022年美国宇航局GISTEMP温度记录。这些都是“正常化”显示相对于2001 - 20 2022变暖期在NASA的数据集。这是删除任何差异预测由于数据集之间的差异在早期部分的温度记录。

2022年温度的预测
2022年温度的预测英国气象局,美国宇航局的Gavin Schmidt博士,伯克利地球和碳短暂相对必威手机官网于工业化前的温度(1880 - 1899)相比,历史数据美国国家航空航天局GISTEMP。从气象局预测,伯克利地球规范化显示2022变暖相对于2001 - 2020年期间在NASA的数据集。图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts

虽然它还为时过早确定的预测在2022年将结束,是没有什么不寻常的事情有一个类似于2021年或2020年。

重要的气候不是个人年的排行榜。相反,它是全球气温的长期上升趋势由人类温室气体的排放。直到世界减少排放降低到零,这个星球将继续变暖

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