2020年有望成为有记录以来第一或第二暖的年份

Boats of fishermen are seen on the dried Poopo lakebed in the Oruro Department, south of La Paz, Bolivia, December 17, 2015. Lake Poopo in Bolivia, the Andean nation's formerly second largest after the famed Titicaca, has dried up entirely. With the water now gone, animals have died off in the millions, according to studies. And the local families, having lost much of their sustenance, have been forced to migrate. REUTERS/David Mercado TPX IMAGES OF THE DAY - GF10000269917
Scientists have concluded that this year's extreme heat would've been almost impossible without human-caused global warming.Image: REUTERS/David Mercado
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  • 据Carbon Brief收集的数据,2020年很可能成为有记录以来最炎热的年份之一,超过2016年。

  • 西伯利亚和欧洲都异常温暖,气温分别比平均水平高7°C和2°C。

  • 今年6月是自1850年有记录以来最炎热的6月之一。

  • 7月的大部分时间里,北极海冰也处于有记录以来的最低水平。

  • 2020年,澳大利亚也出现极端热浪,引发了有史以来最严重的山火。

上半年数据已全部汇总,Carbon Brief估计,2020年最有可能成为有记录以来最温暖或第二温暖的年份,具体取决于所采用的方法来计算全球气温。

2020年上半年,全球地表气温异常温暖,与2016年创下的纪录高温持平。这一点尤其值得关注,因为厄尔尼诺现象在2020年迄今基本呈“中性”,与2016年不同,后者的气温受到大幅抬升,原因是热带太平洋出现了一次极强的厄尔尼诺事件。

此外,在Carbon Brief分析的大多数地表气温数据集中,2020年6月是自1850年有记录以来最温暖或第二温暖的6月。

2020年前六个月出现了多次极端高温事件;澳大利亚录得创纪录高温,西伯利亚在今年前六个月的大部分时间里经历了惊人的高温,北部西伯利亚的气温比工业化前时期高出约7°C。这种级别的极端高温几乎不可能出现,若没有人类活动导致的全球变暖,科学家近期得出结论。

7月的大部分时间里,北极海冰同样处于创纪录低位。虽然现在还无法确定夏季最低点最终会落在何处,但2020年很可能出现有记录以来最低的北极海冰范围之一。

前六个月创纪录高温

2020年前六个月异常温暖,与2016年持平或略低于2016年,而2016年目前是有记录以来最温暖的年份。Carbon Brief分析了六个报告全球地表气温记录的研究机构的记录:NASA;NOAA;英国气象局哈德利中心/东英吉利大学;Berkeley Earth;Cowtan and Way;以及Copernicus/ECMWF。

下表显示了各月份的排名,其中“1”表示该月份有记录以来的最高气温。曾创下或并列有记录以来最温暖纪录的月份以绿色突出显示。

各数据集中2020年各月气温排名。Image: Carbon Brief

1月、4月、5月和6月在六个数据集中至少一个数据集中创下了纪录。

下图显示了2020年迄今的气温(红线)与往年(灰线)在NASA GISTEMP数据集中的对比情况(使用其新的第4版)。图中显示了一年中每个月截至当月的年初至今气温,从1月一直到全年平均值。

在NASA数据集中,2020年与2016年并列为有记录以来1月至6月平均气温最高的年份。不过,2016年下半年的气温较低,而2020年在过去几个月仍保持较高温度。在多个数据集中,过去12个月与有记录以来最温暖的12个月并列。

下图显示了2020年前六个月地球表面的气温分布。今年西伯利亚地区异常温暖,许多地区比全球平均气温高出7°C。欧洲也出现了异常温暖,比平均水平高出约2°C。其他异常温暖的地区包括东亚、北欧和南极洲部分地区。

Berkeley Earth提供的2020年前六个月(1月至6月)平均地表气温。距平相对于1981-2010年基准期绘制。Image: Carbon Brief

虽然人类排放的二氧化碳和其他温室气体是造成地球长期变暖的全部原因,但任何一年的气温都会受到地球气候短期变化的强烈影响,这些变化通常与厄尔尼诺和拉尼娜事件相关。这些是温度波动,发生在热带太平洋海洋与大气之间,有助于使某些年份更暖、某些年份更凉。

2020年上半年厄尔尼诺处于中性状态,对气温可能影响不大,不过有迹象表明在过去两个月中出现了轻度拉尼娜现象的发展。预测模型显示,拉尼娜状态将持续到下半年,不过大多数模型仅预测到2020年底会出现相对温和的拉尼娜事件。

下图显示了不同厄尔尼诺预测模型的预测结果,这些模型由不同科学研究团队开发。所示数值为热带太平洋海表温度变化,即厄尔尼诺3.4区的三个月时段数值。动力模型的平均值以红色显示,统计模型的平均值以绿色显示。

Niño3.4区三个月时段(3-4-5月MAM等)的厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)预测模型。Image: CPC/IRI ENSO

厄尔尼诺带来的增温和拉尼娜带来的降温,通常在热带太平洋状态达到峰值约三个月后对全球气温产生最大影响。这意味着,即使今年最后几个月出现强拉尼娜,其主要影响也将体现在2021年的气温上,而非2020年。

2020年很可能成为有记录以来最温暖的年份

随着今年上半年数据已记录完毕,且未来六个月厄尔尼诺发展的预测也已发布,现在可以较为准确地估算2020年全年气温最可能的结果。

Carbon Brief审查了来自全部六个机构的全球地表气温数据。随后,利用各数据集截至目前的可用数据,并结合对厄尔尼诺指数在2020年剩余时间的预测,推算了2020年全年的气温(详见文末方法说明)。

结果如下图所示。图中黑色条表示1979年至2019年各记录的年度气温,红色条表示基于今年前六个月数据得出的2020年年度气温可能范围(95%置信区间)。

就所有地表气温记录而言,2020年最有可能成为有记录以来最温暖或第二温暖的年份。Carbon Brief估计,NASA和Copernicus两个机构的记录极有可能将2020年列为有记录以来最温暖的年份,而哈德利中心、Berkeley Earth和NOAA的记录目前显示其成为最温暖或第二温暖年份的可能性相当。需要注意的是,发布时Cowtan and Way的数据截至6月尚不可用,因此这些图表中未包含其2020年估算值。

下表显示了根据今年迄今气温,2020年在历年最温暖年份排行榜中可能位列的概率。

各数据集中2020年气温排名的估计概率,最可能的结果以粗体显示。需要说明的是,这些概率未包括各记录的测量不确定性,仅为最佳估计值。Image: Carbon Brief

2020年不成为最温暖或第二温暖年份的可能性极低。这在很大程度上取决于未来三个月正在增强的拉尼娜事件会如何发展。

极端高温事件

2020年上半年,世界多个地区出现了极端高温事件,其中包括2019年末至2020年初澳大利亚热浪创下纪录,同时西伯利亚出现了异常持久的高温。下图中以深红色标示的区域,表示年内前六个月创下自1850年以来最温暖前六个月纪录的地区。这包括亚洲中北部大部分地区、中国部分地区、墨西哥和南美洲。

2020年前六个月创下有记录以来最暖气温(若有相关记录,也包括最冷纪录)的全球地区。Image: Berkeley Earth

西伯利亚在今年前六个月的大部分时间里经历了惊人的高温,北部西伯利亚的气温比工业化前时期高出约7°C。这种级别的极端高温几乎不可能出现,若没有该地区已经历的长期变暖。

下图显示了西伯利亚地区1850年至今每年前六个月的气温。2020年的数值代表了该地区前所未有的异常偏离。它反映了两方面因素的叠加:一是长期的人为变暖趋势(西伯利亚是地球上变暖最快的地区之一),二是可能由自然变率导致的极为罕见的热浪事件。

1850年至今的西伯利亚气温,以及不确定性(灰色竖线)。Image: Berkeley Earth

变暖与气候模型预测高度吻合

气候模型基于物理原理,提供在不同假设下对未来变暖的估算,这些假设涉及未来排放、温室气体浓度以及其他气候影响因素。

下图显示了政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告中的模式预测范围,统称为CMIP5模式,时间跨度为1970年至2020年,灰色阴影表示模式范围,黑色线条表示所有模式的平均预测值。各个观测气温记录以彩色线条表示。

在这些模式中,2005年之前的气温估算采用“后报”(hindcast),即利用已知的历史气候影响因素进行回溯模拟;2005年之后的气温则采用“预测”(forecast),基于对未来可能变化的估计。

虽然2005年至2014年间全球气温的上升速度略低于气候模型预测的增温速度,但近几年的情况基本接近模式平均值。这一点对于全球完整气温记录尤其明显,例如NASA、Berkeley Earth以及Copernicus/ECMWF再分析数据,这些记录包含了整个北极的气温估算。近几个月,气温略高于模式平均值。

北极海冰处于创纪录低位

2020年初,北极海冰大部分时间处于1979-2010年历史范围的低端,不过在过去几周里,海冰范围迅速减少,并在7月创下新纪录。

2020年前七个月,南极海冰接近长期平均水平。可靠的海冰覆盖数据仅自20世纪70年代末极轨观测卫星发射以来才有。

下图显示了2020年北极和南极海冰范围(红色和蓝色实线)、1979年至2010年间的历史记录范围(阴影区域)以及记录低值(黑色虚线)。与全球气温记录不同,海冰数据每日收集和更新,因此可以查看截至当前的海冰范围。

夏季北极海冰最小范围是一个具有标志性意义的指标,而近年来尚未有年份超过2012年创下的记录低值。目前北极海冰在该时段处于记录低位,但尚不清楚这些状况是否会持续,而且现在还为时过早,无法确定2020年的最低点会落在哪里。

下图显示了1978年至2020年间每年各周北极海冰的平均范围,其中2020年迄今数据以粗黑线突出显示。

该图清晰显示,自20世纪70年代末以来北极海冰稳定减少,颜色较深的(较早年份)位于顶部,颜色较浅的(较近年份)则低得多。如今一个典型夏季北极的海冰量几乎只有1970年代和1980年代的一半。

方法说明

统计多元回归模型用于估算各提供气温记录的机构对2020年年度气温的可能范围。该模型使用了前六个月的平均气温、最新月度气温值(2020年6月)以及年初至今前六个月的平均ENSO 3.4区数值,以及下半年预测的平均ENSO 3.4值,以估算年度气温。该模型基于这些变量与1950年至2019年年度气温之间的关系进行训练(对于Copernicus/ECMWF再分析数据集则为1979年至2019年)。随后,模型利用该拟合结果预测每个机构2020年最可能的年度数值以及95%置信区间。2020年下半年ENSO 3.4区的预测数值取自NMME模式平均预测。

2020年不同年份排名的百分比可能性,是利用回归模型的输出结果估算的,假设结果服从正态分布。由此可以估算,对于每个机构,2020年可能的年度数值中有多大比例高于或低于往年气温。

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