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在日落的红色太阳遮蔽了在从植物烟囱的烟裹着在俄罗斯。 资料来源:Stanislav Okulov / Alamy Stock Photo。
气候状况
1月14日2021年16:00

气候状况:2020年是有记录以来最热的一年

Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

01.14.21
Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

下午1:00 14.01.2021 |
气候状况 气候状况:2020年是有记录以来最热的一年

根据目前所有的官方气候数据,2020年的世界表面温度被证实与2016年是有记录以来最热的一年。

在本文中,碳简介解释了为什么在地球乐动体育下载app海洋,气氛,冰屋和表面上被证明这一年被证明是如此。

去年,地球气候创下了多项纪录:

记录温暖的表面温度

2020年的全球表面温度非常温暖。来自美国国家航空航天局的数据显示是最热烈的记录,而数据来自美国国家海洋和大气管理局伯克利地球哥白尼ERA5以及最新更新的哈德利中心/东英吉利大学HadCRUT5记录将其作为第二热门。

在所有情况下,2020年和2016年的平均气温差异都小于0.03摄氏度,而全球纪录只能预测当前温度约为0.05℃左右。这意味着科学家不能相信2020年比2016更酷 - 两者最好被视为最热烈的记录的领带。

2016年的气温被提升到了几分之一度被一个最大的厄尔尼诺现象过去一个世纪的事件。相比之下,2020年是特征今年下半年发生了La Niña事件,很可能对自然降温产生了影响。

值得注意的是,一个La Niña年份可以与几年前有记录以来最热的El Niños年份相媲美,这说明人类温室气体排放正在对全球气温产生强大的影响。

全局表面温度记录可以计算出返回到1850年,虽然有些组选择在1880年开始在1880年开始记录。在1850年之前,一些特定区域存在记录,但不充分普及以任何合理的准确性计算全球温度。这些记录是通过组合创建的船和测量技术利用陆地气象站的表面气温读数(哥白尼ERA5是个例外,因为它使用天气模式再分乐动体育app苹果j析).

下面的图表显示了自1850年以来的全球气温记录,其中相对于1880-1899年的温度显示了自那时以来的变暖前工业化时期

从1850年到2020年的全球平均地表温度。
从1850年到2020年的全球平均地表温度。数据从美国国家航空航天局GISTEMPNOAA GlobalTemp哈德利/ UEA HadCRUT5伯克利地球以及碳简乐动体育下载app报的原始温度记录。1979 - 2000年的气温哥白尼ERA5(重新分析记录始于1乐动体育app苹果j979年)。根据1880-1899年的基线绘制的异常图显示自前工业化时期以来,全球变暖。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

根据所选择的温度记录,2020年的气温比19世纪后期(1880年至1900年)的温度高1.2摄氏度至1.3摄氏度。这是全球气温在大多数数据集中连续第七年超过工业化前水平1摄氏度,也是大多数数据集中第三年超过1.2摄氏度。

碳简报的更新数据显示在前几年乐动体育下载app气候状况现在使用新的HadCRUT5而不是HadCRUT4(见近期碳简介分析乐动体育下载app乐动体育app苹果jHadCRUT5的详情)。考坦和韦的记录不再显示,因为它在很大程度上与HadCRUT5是多余的;它使用相同的数据和类似的方法来填充数据间隙。(卡谭和方式被创造了来处理hadcru4中的数据间隙。)

过去一个世纪的全球变暖不是什么原因造成的调整呈现给潜在的温度记录。上图包括通过碳简介使用不受任何调整或校正的碳简介计算的“原始记录”线(显示为虚线),该数据不受测量技术的变化的任何调整或校正。乐动体育下载app超过1850 - 2012年期间,调整温度记录实际上比原始数据显示的变暖要少。

过去六年的记录比以往任何年份都要温暖。这可以在下面的伯克利地球图中看到。每条阴影曲线代表当年的年平均气温。曲线越向右,温度越高。

每年曲线的宽度反映了年温度值的不确定性(由诸如测量技术的变化和世界上某些地区的测量地点比其他地区少等因素造成的)。

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全球每年平均地表温度相对于前工业时代,其各自的不确定性(曲线的宽度)来自伯克利地球.注意,这里显示的变暖是相对于1850-1900年间的温度。产生的图罗伯特罗德博士

下图提供了在过去的50年中全球表面温度记录的放大。此情节使用最近的1981 - 2010年期间作为基准,以便在过去几十年中提供更清晰的温度记录之间的差异视图。请注意,根据所用的记录,1981-2010期限比1880-1900预工业期限升温约0.6℃至0.75℃。

1970-2020年的气温数据,采用1981-2010年的基线期。
与第一个数据相同,但使用的是1970-2020年的数据和1981-2010年的基线期。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

2020年地表变暖的模式

把全球地表温度作为衡量气候变化的关键指标,这一点很重要,但它可能掩盖全球各地不同的变化速度。

例如,虽然地球表面大部分被海洋覆盖,但几乎所有人类居住和活动都在陆地地区。自1970年以来,陆地变暖的速度比海洋快70%,比全球平均速度快40%。

下图以黑色表示全球平均表面温度,橙色表示仅限陆地温度,蓝色表示仅限海洋温度。它是基于1850-1978年HadCRUT5数据和其后的哥白尼/ERA5数据的组合,因为在撰写本文时,只有ERA5发布了分别计算到2020年底的陆地和海洋温度所需的数据。

从1850年到2020年的全球平均地表温度。
从1850年到2020年的全球平均地表温度。数据从哈德利/ UEA HadCRUT5从1850年至1978年起哥白尼ERA5从1979年到2020年(再分析记录始于1979年乐动体育app苹果j)。通过减少1981-2010年期间的重叠,这两个数据集被合并。与1850-1899年的基线相比,异常显示自前工业时期以来变暖。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

该数据集显示,自工业化前时期(1850-1899)以来,全球总体变暖幅度约为1.3摄氏度,而陆地地区的变暖幅度要大得多——平均变暖1.9摄氏度。相比之下,海洋变暖的速度要慢得多——自前工业时代以来,大约只有1摄氏度。(见乐动体育下载app他最近发表了一篇关于为什么陆地和海洋变暖的速度不同的客座文章。)

陆地和海洋的不同部分也在以不同的速度变暖。2020年的变暖覆盖了世界的大部分地区,其中北极、西伯利亚、欧洲、中南美洲、中东、北太平洋和南冰洋的高温尤为明显。下图来自伯克利地球,显示了这一年全球平均气温的异常情况。

表面温度异常 -  2020
2020年地表温度异常伯克利地球.注意,伯克利使用1951-1980年的基线来计算异常。

基于一个分乐动体育app苹果j析根据伯克利地球研究,2020年是自以下45个国家有仪器记录以来最热的年平均气温:安道尔、安提瓜和巴布达、阿根廷、白俄罗斯、比利时、伯利兹、玻利维亚、哥伦比亚、古巴、吉布提、多米尼加、爱沙尼亚、密克罗尼西亚联邦、斐济、芬兰、法国、冈比亚、危地马拉、几内亚比绍、洪都拉斯、牙买加、日本、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马尔代夫、马绍尔群岛、墨西哥、摩尔多瓦、瑙鲁、秘鲁、刚果共和国、俄罗斯、圣基茨和尼维斯、塞内加尔、塞舌尔、塞拉利昂、所罗门群岛、索马里、瑞典、台湾、图瓦卢、乌克兰、瓦努阿图和委内瑞拉。

下图 - 也来自伯克利地球 - 展示了2020年举办了温暖或冷记录的世界地区。值得注意的是,虽然行星大部分地区设置了新的温暖记录,但地球上没有位置平均地球温度是最寒冷的记录。

2020年平均年度温度的五个最热的五个最热门的世界地区
根据2020年的平均年温度记录,世界上5个最暖的地区(红色)是5个最冷的地区(蓝色)之一。图从伯克利地球

观察密切跟踪气候模拟预测

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

在这里,碳简乐动体育下载app报研究了两套不同的气候模型——都是较老的模型(CMIP5)在2013年使用第五次评估报告(AR5)来自政府间气候变化小组(IPCC)和新模型(CMIP6)为即将到来的2021年IPCC第六次评估报告开发。

在CMIP5中,2005年之前的温度模型估计是使用过去的气候影响的“HindCast”,而2005年后的温度是“预测”,基于对可能改变的估计。另一方面,CMIP6型号的型号直到2014年达到了达到的。

下图显示了自1850年以来CMIP5模型的预测范围,以及中间路线下到2100年的未来预测范围RCP4.5排放的场景。黑线为38种不同模型的平均值,灰色区域为95% (两个西格玛)模型投影范围。观测温度被绘制在气候模式数据的顶部,个别观测记录用彩色线表示。

由CMIP5模式和1850年至2100年的观测所得的全球年平均地表温度
年全球平均地表温度来自CMIP51850年至2100之间的模型和观察(观察到2020年)。模型使用RCP4.52005年之后的场景。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。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

这里所示的气候模型输出被混合 - 即它们将表面空气温度与海面温度相结合,在海洋上以相同的方式在观察气候记录中测量的方式。这允许a更精确的比较两者。

过去170年的观测结果完全符合CMIP5气候模式的预测范围。2020年的气温非常接近模型的平均值。下图显示了过去70年(1950-2020年)气候模型和观测的放大图。它还包括一条虚线,显示非混合模型结果(例如全球表面空气温度)。

利用CMIP5和观测数据,从1950年到2020年的全球表面温度
与先前的图表相同,但在1850 - 2100年的期间。模型使用RCP4.52005年之后的场景。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

虽然并不是所有参与CMIP6的模型都报告了在这篇文章撰写时的运行情况,但有足够多的33个模型同时具有历史和RCP4.5的未来变暖预测,从而能够与观测结果进行比较。下图显示了对CMIP6模式和1950年至2020年的乐动体育app苹果j观测结果的分析。(注意,只有非混合模型结果显示为CMIP6,因为混合CMIP6字段还没有被创建。)

利用CMIP6和观测数据,从1950年到2020年的全球表面温度
与先前图表相同,但对于CMIP6型号。模型使用RCP4.52014年之后的场景。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

无论是在历史时期还是未来,CMIP6模式预测的变暖程度普遍高于CMIP5模式。近年来,CMIP6的观测值明显低于模式平均值,尽管仍在95%范围内(灰色区域)。

有关CMIP6新结果以及它们与前一代CMIP5模型的不同之处的更多讨论,请参阅碳简报乐动体育下载appCMIP6解释者

用卫星记录温度

除了对世界陆地和海洋的表面测量外,卫星米众所的兴奋单位自1979年以来一直提供全球较低大气温度的估计数。

这些测量,而受到影响一些大的不确定性该报告还显示,2020年是创纪录的温暖年份——实际上与2016年持平,存在不确定性。

遥感系统(RSS)将2020年显示为最热烈的记录,比2016年略微温暖,而记录阿拉巴马大学亨茨维尔分校(UAH)显示它是第二温暖的,比2016年略冷。下面的图表显示了两个记录-红色的RSS和蓝色的UAH。

1979-2020年,全球平均对流层较低的温度来自RSS版本4和UAH版本6
全球平均较低的对流层温度来自RSS版本4(红色)和UAH版本6(蓝色)从1979年到2020年,相对于1981年到2010年的基线。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

这些卫星测量对流层下层的温度,并捕捉地表上方约5公里处的平均温度变化。

这一区域的大气往往更强烈地受到El Niño和La Niña事件的影响,而表面和卫星记录显示在这些事件中相应的更大的变暖或变冷峰值。这就是为什么1998年在卫星上显示是最热的一年,而在地表记录上却不是。

这两个较低的对流层温度记录在21世纪初之后显示出了巨大的差异。RSS显示的总体变暖速率与地表温度记录相当相似,而UAH显示的近年来变暖速度比地表观测到的要慢得多。都有看过大调整与每个记录的先前版本相比,近年来,与每条记录的先前版本相比,已经温暖了RSS和冷却UAH。

海洋热含量达到创纪录水平

超过90%温室气体浓度增加所捕获的热量的一部分被地球上的海洋吸收了。

虽然由于自然变化,海洋表面温度每年略有波动,但海洋热含量的增加要平稳得多,而且在很多方面都是一种波动更可靠的指标地球变暖的影响——尽管历史记录较短。

去年,根据1958年开始可靠的记录,为最高海洋热量含量的清晰记录,根据1958年的可靠记录中国科学院大气物理研究所乐动体育 英超(IAP-CAS),它维持一个最新的海洋热含量数据库。

下图显示了海洋区域的海洋热量,在0到700米(浅蓝色条)之间,700至2,000米(深蓝色)的深度,这包括世界大部分海洋。相对于1958年至1960年的平均水平绘制了海洋变暖。

年全球海洋热含量或0-700米和700-2000米层。
在0-700米和700-2000米层,每年全球海洋热含量(以zettaj - 10万亿焦耳,或10^21焦耳计)。数据从程等2020.图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

2020年的海洋热含量显著高于2019年,2019年是最热的第二年。虽然2016年表面相当温暖,但它只是海洋热量第六温暖的一年,因为El Niño事件帮助2016年的表面温度如此温暖重新加热离开海洋,进入大气层。

海洋热量1990年后显著加速,这是由于温室气体捕获的热量增加,并从1992年的火山喷发,以及其后的大部分年份都创下了新的记录。

海平面继续上升

现代海平面上升到新的高位,由于一种组合融化的陆地冰(如冰川和冰原),水变暖时的热膨胀和变化土地储水.近年来,有更大的贡献冰盖和冰川融化导致海平面上升。

自20世纪90年代初以来,人们利用卫星上的高度计数据估计了全球海平面的上升。早期的全球海平面是通过全球潮汐测量网络重建的。这使得研究人员能够估计海平面是如何变化的从19世纪末开始

下面的图表显示了5个不同的海平面上升数据集(彩色线),以及1993年之后NASA的卫星高度计测量数据(黑色)。(由于尚未公布全年海平面上升的数据,下图仅包含2019年底之前的数据。)

全球平均海平面上升数据
全球平均海平面上升数据来自Church and White 2011(红色),Jevrejeva等人2014年(黄色),雷和道格拉斯2011(灰色)Hay等人2015年(浅蓝色)Dangendorf等人2019(深蓝色)。1993年(黑色)至今的卫星高度计数据取自美国宇航局.图表的乐动体育下载app使用Highcharts

自1900年以来,海平面上升了0.18到0.2米(180-200毫米)。尽管近几十年来对海平面上升的估计基本一致,但1980年之前的估计差异更大。也有证据表明,在1993年后有高质量的卫星测高数据时,海平面上升速度加快。(见碳短暂乐动体育下载app的讲解员气候变化如何加速海平面上升。)

冰川融化继续加速

科学家利用各种遥感技术来测量世界各地的冰川质量,以及通过优雅地球的重力场测量。通过熔化或融化冰川落在冰川和冰坡之间的平衡或“产犊决定了冰川是随着时间的推移而变大还是变小。

一个叫做世界冰川监测服务追踪全世界19个不同地区164个不同的冰川。下图显示了1950年至2019年底全球平均冰川质量的变化情况(2020年的数据尚不清楚)。

冰川熔体据报道米水当量,这是平均损失了多少质量的措施。

世界冰川监测服务处从1950年到2018年全球平均冰川融化量以米水当量为单位。
全球平均冰川融化从1950-2018年世界冰川监测服务单位是米水当量。乐动体育下载app碳短暂使用Highcharts

温室气体浓度达到新高

温室气体浓度在2020年达到了新的高位,由化石燃料,土地利用和农业的人类排放驱动。

三种温室气体,二氧化碳,甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O) - 负责人类活动捕获的大部分额外热量。二氧化碳是迄今为止最大的因素,占“增加”的大约50%“辐射强迫“自1750年以来。

甲烷占29%,一氧化二氮约占5%。剩下的16%来自其他因素,包括一氧化碳,黑碳卤烃,例如氟氯化碳。

温室气体的人类排放增加了大气浓度的二氧化碳,甲烷和氧化亚氮,至少在其最高水平几百万年- 如果不再。

下图显示了这些温室气体的浓度百万分之CO2 (ppm)(蓝线)和甲烷(橙色)和一氧化二氮(红色)的十亿分之一(ppb)——从1980年代早期到2020年10月的CO2和2020年9月的CH4和N2O(目前可用的最新数据)。

数据显示温室气体继续积聚在大气中, 尽管全球排放量暂时下降这是由于世界各地封锁造成的。

全局浓度的二氧化碳,甲烷和氧化氮
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。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

北极海冰出现夏季第二低的最小值

2020年,北极海冰在北半球夏季的大部分时间里都处于历史最低水平。在7月、8月、10月和11月的大部分时间里,它创下了每日最低记录。它看到了第二个最低自上世纪70年代末有记录以来,夏季最小海冰范围仅落后于2012年。

北极经历了9月最低限度之后的异常缓慢的海冰恢复,尽管它近期的长期(1979-2010)恢复到低于长期(1979-2010)。

与北极形成鲜明对比,南极围绕南极的海冰仍然在长期平均范围内,整个2020年。

下图显示了北极(红线)和南极(蓝线)一年中每天的海冰范围,以及它与历史范围的对比(对应的阴影)。

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.粗线显示每日2020个值,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。图表由碳简报使用乐动体育下载appHighcharts

2020年夏季大部分夏季的北极海冰等极低的北极海冰(例如,东北通道)开放航运记录很长一段时间。

下面的伯克利地球图表显示了北海路线开放(蓝线)的每年时期。在2005年之前,很少形成北极的海洋段落;在2020年(红线),东北通道直接开放三个半月。这部分是由于西伯利亚异常变暖以及该地区以北的相关无冰条件。

自1979年以来,北部海路北海路线已开放期间

展望略冷的2021年

虽然La Niña事件可能有助于2020年下半年降温,但这些条件是预计将坚持下去今年上半年。因为有延迟几个月在厄尔尼诺现象Niño或La Niña在热带太平洋达到峰值及其对全球温度的影响之间,目前La Niña的情况可能对2021年产生更大的影响,这就是为什么预计2021年比前两年更冷。

三组 -英国气象局,美国宇航局的加文施密特博士,伯克利地球- 已经预测了2021年的温度可能看起来像什么样的温度。所有三个都表明2021年将很可能比2020更酷。

收到我们的自由乐动体育官网过去24小时气候和能源媒体报道的摘要,或者我们的每周简报这是我们过去七天的内容汇总。请在下面输入您的电子邮件:

英国气象局(Met Office)和伯克利地球研究所(Berkeley Earth)都预测,今年将是有记录以来气温第五高的一年左右,最好的猜测是在第四到第七之间(尽管现在就肯定地排除气温会比那一年更冷或更暖的可能性还为时过早)。

下图以绿色表示了基于伯克利地球分析得出的2021年可能的温度结果范围,水平黑色条表示的是平均估算值。乐动体育app苹果j

根据全球气温和拉尼娜现象以及2020年底的预测,从1850年到2020年的全球表面温度以及2021年的预测温度
根据全球气温和拉尼娜现象以及2020年底的预测,从1850年到2020年的全球表面温度以及2021年的预测温度。图从伯克利地球

美国国家航空航天局投影稍高一些,最好的估计是2021年是有记录以来第三温暖的一年,可能在第一到第六之间。虽然目前还不清楚是什么具体因素导致了这些预测之间的差异,但部分原因可能是对La Niña事件将对2021年气温产生多大影响的不同假设。

下图中,施密特用黑色表示1980年至2019年的气温,用深蓝色表示2019年底对2020年的预测,用浅蓝色表示使用截至11月的数据进行的2020年预测,用绿色表示基于El Niño模拟条件的2021年预测。

预计-2020-and-2021-global-tempers-in-nasa-gistemp
预计2020年和2021年的全球温度在美国宇航局GISTEMPGavin Schmidt博士

虽然现在就确定地预测2021年的结局还为时过早,但如果今年的气温比前几年略低一点,也没什么不寻常的。

对气候的重要事项不是个人年份的排行榜。相反,它是全球温度的长期上升趋势是由人类排放的温室气体造成的.直到世界将排放减少到净零,地球将继续温暖

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