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中美研究显示全球变暖并未停滞

2017-12-07  来源:全球变化信息研究中心      全球变暖  气候变化  气温观测   

2017年11月20日,《自然·气候变化》(Nature Climate Change)期刊发表题为《北极近期快速变暖使得全球变暖趋势继续》(Recently Amplified Arctic Warming Has Contributed to a Continual Global Warming Trend)的文章指出,不断完善的北极数据集显示,全球变暖并没有停滞,最近北极暖化加剧导致全球变暖趋势持续。

全球平均地表气温(Global Mean Surface Air Temperature,SAT)自20世纪中叶以来以每10年0.12℃的速率增长。然而,有研究显示,1998-2012年仅出现了1/3到1/2的SAT趋势,从而产生了全球变暖是否停滞或减速的争论。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告(AR5)对变暖趋势的估计进行了确认。2015年,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)对观测方式变更造成的误差进行了修订,更新了全球地表气温资料,指出全球变暖停滞可能是“虚假”的。尽管更新后的观测资料在空间覆盖率上已经大幅提高,但北极地区缺乏代表性的观测数据被认为可能会低估SAT。

至今,几种插值方法已经被用来改善观测空间覆盖的完整性,尤其是在极地地区。然而,这些插值方法的应用均基于一个隐含的假设,即极地地区的SAT与中低纬地区的SAT类似。事实上,由于局地反馈过程,极地气候变化在许多方面表现出明显的特点。尽管卫星记录提高了观测的覆盖范围,但卫星一般测量的是对流层低层的温度,而不是具有时间不均匀性和较大不确定性的SAT。因此,高纬度地区SAT数据来源不足,阻碍了科学界对北极气候变化及其对全球气温变化影响的认识。

为了克服上述方法和数据集的不足,来自中国清华大学、美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校(University of Alaska Fairbanks)和中国气象局国家气候中心等机构的研究人员,基于NOAA最新发布的“1850-2014年全球气温观测数据”(极地地区缺乏观测资料)和“国际北极浮标观测计划”(International Arctic Buoy Programme,IABP)提供的北极地区1979-2004年的浮标观测资料,采用经验正交函数数据插值方法(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions,DINEOF),结合EOF的主分量和时间序列波动幅度,重新建立了一套时间跨度达百年以上、时空协调性强的北极地区地面气温序列,填补了北极地区SAT数据的空缺,实现了对50 °N以北地区1900-2014年SAT的重建。EOF模态的主分量通常可以描述某一变量场的主导大尺度动力特征,并且通常可以与某些特定的物理过程相对应。人们普遍认可,EOF模态的主分量及其时间序列波动幅度可以代表气候变化的主要信息。因此,用DINEOF方法还原北极SAT有可能重塑北极气候的变化速度。另外,与其他插值方法相比,DINEOF还有一个优点:它是自洽的、无参数的技术,不需要先验信息。

研究结果显示:①1998年以来,北极地区的气候变暖加速,1998-2012年、1998-2014年和2000-2014年气候变暖速度比克里金插值方法分别提高了10%、20%和44%。②将北极温度数据集纳入计算后发现,1998-2012年全球每10年的升温速度为0.112℃,显著高于IPCC AR5 不包括北极资料的每10年0.05℃,并与1951-2012年的温升速度相差无几。③将时间追溯到1990年发现,1900-1998年、1900-2012年、1900-2014年的全球变暖速度分别为每10年0.075 ℃、0.089 ℃和0.091℃。这也表明,全球变暖仍在继续,而没有停滞。

此外,该研究还指出,虽然全球升温幅度在空间分布上有所变化,但全球平均温度的上升趋势从未改变过,而北极地区的快速升温可能抵消了近年来热带东赤道地区降温对全球平均气温的影响。该研究呼吁国际社会继续共同努力提高北极观测的空间和时间覆盖、减小数据处理偏差。

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