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Nature | 为什么 2023 年的高温异常令科学家们担忧
原文名称:Why 2023’s heat anomaly is worrying scientists
作者:Gavin Schmidt
作者单位:NASA Goddard Institute for Space Studies (NASA GISS)
刊物:Nature
原文链接:https://www.nature.com/articles/d41586-024-00816-z
当我接任美国宇航局戈达德太空研究所所长时,我接手了一个自1880年以来跟踪温度变化的项目。利用这些数据,自2016年以来,我每年都会在年初进行气候预测。承认没有哪一年比 2023 年更让气候科学家的预测能力感到困惑,这令人羞愧,也有点令人担忧。
在过去的九个月里,陆地和海洋表面的平均温度每个月都比以前的记录高出0.2°C,这在地球尺度上是一个巨大的差距。由于温室气体排放量的增加,预计会出现普遍的变暖趋势,但这种突然的高温峰值大大超出了依赖过去观测的统计气候模型的预测。已经提出了造成这种差异的许多原因,但到目前为止,它们还没有组合能够使我们的理论与所发生的事情相协调。
首先,一年前普遍存在的全球气候条件表明,创纪录的温暖不太可能出现。去年年初,热带太平洋刚刚结束了为期三年的拉尼娜现象,拉尼娜现象与太平洋中部和东部的相对冷却有关。借鉴年初类似情况盛行的先例,包括我在内的几位气候科学家认为,2023 年成为创纪录的温暖年份的几率仅为五分之一。
厄尔尼诺现象是拉尼娜现象的反面现象,导致热带太平洋东部变暖。这种天气模式仅在下半年出现,目前的咒语比1997-98年和2015-16年的类似事件要温和。
然而,从去年3月开始,北大西洋的海面温度开始飙升。到6月,南极洲周围的海冰范围是有记录以来最低的。与1981年至2010年间的平均冰盖相比,阿拉斯加的海冰面积大致不见了。观测到的温度异常不仅比预期的要大得多,而且在厄尔尼诺现象开始前几个月就开始出现。
那么,是什么原因导致了这种热量飙升呢?大气中的温室气体水平继续上升,但自 2022 年以来的额外负荷只能解释进一步变暖约 0.02 °C。气候科学家提出的其他理论包括 2022 年 1 月汤加 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai 火山喷发的沉降物,该火山喷发既有气溶胶的冷却作用,也有平流层水蒸气的变暖效应,以及太阳活动在预测太阳极大期之前的增加。但这些因素最多只能解释百分之几度的变暖. 即使考虑到所有合理的解释,2023 年预期和观测年平均气温之间的差异仍约为 0.2 °C——大致是之前和当前年度记录之间的差距。
还有一个因素可能起作用。2020 年,新法规要求航运业使用更清洁的燃料来减少硫排放。大气中的硫化合物具有反射性,会影响云的多种特性,从而具有整体冷却效果。对这些规则影响的初步估计显示,对全球平均气温的影响可以忽略不计——变化只有百分之几度。但是,对气溶胶排放的可靠评估依赖于主要由志愿者推动的网络,可能需要一年或更长时间才能获得 2023 年的完整数据。
这等得太久了。显然需要更好、更灵活的数据收集系统。美国宇航局于2月发射的PACE任务是朝着正确方向迈出的一步。几个月后,该卫星将开始对大气中各种气溶胶颗粒的成分进行全球评估。这些数据对于减少气候模型中与气溶胶相关的大量不确定性将是无价的。根据新数据,后报也可以提供对去年气候事件的见解。
但气溶胶效应似乎不太可能提供任何接近完整答案的东西。总的来说,2023年的温度异常是出乎意料的,揭示了前所未有的知识差距,这可能是自大约40年前以来的第一次,当时卫星数据开始为建模者提供无与伦比的地球气候系统实时视图。如果这种异常现象在8月之前没有稳定下来——这是基于以往厄尔尼诺事件的合理预期——那么世界将处于未知领域。这可能意味着地球变暖已经从根本上改变了气候系统的运作方式,比科学家预期的要快得多。这也可能意味着基于过去事件的统计推断不如我们想象的那么可靠,这为干旱和降雨模式的季节性预测增加了更多的不确定性。
世界上大部分的气候都是由复杂的远距离链接(称为远程连接)驱动的,这些链接由海洋和大气流推动。如果它们的行为在变化或与先前的观察明显不同,我们需要实时了解这些变化。我们需要答案来解释为什么 2023 年可能是过去 100,000 年来最热的一年。我们很快就需要它们。