海冰偏少与气温接近历史高位:为何这是由气候变化定义的世纪

The Wahlenberg Glacier is seen in Oscar II land at Spitsbergen in Svalbard, Norway, August 5, 2019.
Some of the key things to know about the climate so far this year.Image: REUTERS/Hannah McKay
本内容由人工智能自动翻译。

今年有望成为大多数地表温度数据集中有记录以来第二暖的一年,仅次于超级厄尔尼诺之年2016年。这一点尤其值得注意,因为2019年以较弱的厄尔尼诺现象为特征,对推高气温的作用甚微。

2019年夏季,北极海冰范围最小值并列第二低(自20世纪70年代末卫星记录开始以来)。今年4月、5月、7月和8月,北极海冰均创下新的历史最低纪录。

今年官方数据已有四分之三到位,以下是Carbon Brief最新“气候状况”报告的部分主要发现。该报告是一个季度系列,聚焦全球气候数据。

对流层(地球大气最低层)的气温同样较为偏暖,不过各监测机构对2019年排名的预测有所不同。例如,一个数据集显示今年很可能是有记录以来第二暖的年份,而另一个数据集则显示可能是第三或第四暖的年份。

2019年全球海平面持续上升,其中年初前六个月的上升速度尤为迅速。海平面上升越来越多地由冰川和冰盖融化所驱动,它们目前占近期海平面上升的三分之二。

迈向有记录以来第二暖的年份

今年迄今,全球各地地表气温均异常偏高。根据NASA的GISTEMP数据集显示,2019年1月为有记录以来第四暖的1月,2月和5月为第三暖,3月、4月、8月和9月为第二暖,6月和7月则为最暖(记录始于19世纪末)。这些极端温暖的夏季气温推动了破纪录的热浪遍及欧洲及其他地区。

动图展示了2019年5月1日至8月30日期间,长期气象站所创下的每日、每月及有史以来最高气温纪录。

今年夏季,两次重大热浪在欧洲创下了大量新的有史以来最高纪录。

今年前九个月的平均气温为有记录以来第二高,而“超级厄尔尼诺”推动的2016年仍是明确的纪录保持者。下图展示了2019年至今各月气温(红线)与往年(灰线)在NASA GISTEMP数据集中的对比,图中显示了各月的年初至今气温,从1月一直延续到全年平均值。

目前,2019年极有可能成为有记录以来第二暖的年份,仅次于2016年,几乎所有地表温度记录均如此。除非今年余下月份出现一段异常寒冷的时期,否则结果难以改变。同时,2019年超越2016年成为有记录以来最暖年份的可能性极低。

2019年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了两份特别报告,分别关于陆地和海洋与冰冻圈。这些报告指出,气候变化对世界海洋和陆地区域的影响速度各异,效果也不尽相同。

下图展示了陆地区域(橙色)、海洋区域(蓝色)以及全球整体(黑色)自19世纪末以来的变暖幅度,数据来自NASA GISTEMP。红色条显示了2019年全球气温的可能区间,依据是迄今为止的气温数据以及当前厄尔尼诺预测。

全球整体自19世纪末以来已升温约1.1°C,而陆地升温速度要快得多,较19世纪末水平已升高约1.8°C。海洋升温速度慢于全球平均水平,迄今仅升温约0.7°C。由于地球大部分表面被海洋覆盖,海洋对全球气温的影响最大。然而,由于人类社会建立在陆地之上,陆地更快的增温更真实地反映了我们所经历的全球变暖。

厄尔尼诺和拉尼娜事件——二者合称为厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)——是在长期地表变暖趋势之上,年际气温变化的主要驱动因素。ENSO事件的特征是热带太平洋海洋与大气之间的温度波动,这有助于使某些年份偏暖、另一些年份偏冷。

一般而言,厄尔尼诺时期往往比其他月份更暖,热带东太平洋的大片暖区将额外热量传递给大气。类似地,拉尼娜事件会使全球气温降温。两种情况下,其影响往往存在一定滞后:事件开始时对全球气温的影响较小,到结束时或稍后才变得更大。

下图展示了不同科研机构制作的一系列ENSO预测模式,粗红线、蓝线和绿线分别代表各类模式的平均值。高于0.5°C的正值反映厄尔尼诺条件,低于-0.5的负值则反映拉尼娜条件。

北尼诺3.4区三个月时段(6月、7月、8月——JJA——等)的厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)预测模式Image: CPC/IRI ENSO预测

北尼诺3.4区三个月时段(6月、7月、8月——JJA——等)的厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)预测模式,取自CPC/IRI ENSO预测。

预计在2019年剩余时间及2020年,ENSO状况将保持中性或弱厄尔尼诺状态,短期内出现强厄尔尼诺或拉尼娜的可能性相对较小。

对流层气温出现分歧

除了对全球陆地和海洋的地表测量外,卫星微波探测装置一直在提供对下对流层气温的估算,自1979年起持续进行。

由遥感系统公司(RSS)和亚拉巴马大学亨茨维尔分校(UAH)制作的记录显示,过去二十年的变暖速度差异很大,两者对2019年最终排名的判断也不一致。RSS的数据与地表记录一致,表明2019年很可能是有记录以来第二暖的年份。另一方面,UAH显示2019年很可能是有记录以来第三或第四暖的年份,排在2016年、2008年之后,也可能排在2017年之后。两条记录显示在下图中:RSS为红色,UAH为蓝色。

这些卫星测量下对流层的气温,捕捉地表以上约5公里处的平均气温变化。该区域受厄尔尼诺和拉尼娜事件的影响往往比地表更强,因此卫星记录在这些事件期间显示出相应更大的升温或降温峰值。例如,1998年在卫星记录中属于最暖的年份之一,但在地表记录中仅排第12暖左右。这些卫星记录并非测量地表温度,不应与地表温度测量值直接比较。

RSS和UAH的卫星记录均存在一些较大的不确定性,并且近年来经历了重大调整,与各记录此前的版本相比,这些调整使RSS的数值变暖、UAH的数值变冷。

海平面上升加快

2019年迄今,现代海平面已升至新高,原因在于多种因素共同作用:陆地冰(冰川和冰盖)融化,以及水在升温时的热膨胀。近年来,冰盖和冰川融化对海平面上升的贡献有所增加。根据《2018年BAMS气候状况报告》,2005年至2016年间,冰川和冰盖融化占海平面总上升量的三分之二。

下图展示了自卫星测高仪于20世纪90年代初首次测量以来全球海平面的上升情况。

基于1993年1月至今卫星数据的全球平均海平面,数据来源于AVISO。图表由Carbon Brief使用Highcharts制作。

除了20世纪90年代初以来可获得的卫星数据外,早期的全球海平面是利用全球验潮仪网络的测量数据重建的。这使研究人员能够估算海平面自19世纪末以来的变化情况。

下图(彩色线)展示了五套不同的海平面上升数据集,以及1993年之后的卫星测高仪测量值(黑色)。上图显示了全球海平面变化的估算值(单位:毫米)。

自1900年以来,海平面已上升0.18至0.2米(180至200毫米)。较新的Hay数据集和Dangendorf数据集往往显示海平面上升幅度小于较早的Church and White数据集和Jevrejeva数据集。虽然近几十年的海平面上升估算基本一致,但在1980年之前存在较大分歧。

这些数据集中的大多数(Dangendorf、Hay以及Church and White)表明,当前海平面上升速度(由卫星测高仪测得)比20世纪40年代的上升速度快约50%。

也有证据表明,在高质量卫星测高数据可用的1993年后时期,海平面上升正在加速。根据近期的《2018年BAMS气候状况报告》,1993年后时期海平面上升的加速度约为每年0.1毫米。这意味着海平面上升速率每十年增加1毫米/年。(参见Carbon Brief的最新解读:气候变化如何加速海平面上升。)

北极海冰有记录以来第二低

2019年中期,北极和南极海冰的大部分时间都处于历史最低纪录。北极在4月、5月、7月和8月的大部分时间里创下每日最低纪录,南极则在5月至7月期间创下。

2019年前三个季度的几乎全部时间,北极海冰都远低于1979年至2010年期间的历史范围。今年夏季最小海冰范围与2007年和2016年并列为第二低(自20世纪70年代末记录开始以来)。北极夏季最小海冰范围低于此水平的,仅有2012年。近日,北极海冰恢复异常缓慢,目前已再次创下新的每日最低纪录。

下图展示了2019年北极和南极海冰范围(红色和蓝色实线)、1979年至2010年记录中的历史范围(阴影区域),以及记录低点(黑色虚线)。

下图显示了1978年至2019年间每年各周的北极海冰平均范围,其中今年迄今的数据以粗黑线突出显示。(1978年之前,海冰范围的卫星测量数据不可得,且数据可靠性要低得多。)

该图清楚而稳定地显示,自20世纪70年代末以来北极海冰持续减少,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。如今一个典型夏季的北极海冰量,几乎只有20世纪70年代和80年代的一半。

海冰范围只能说明部分情况。除了海冰范围减少之外,剩余的海冰也往往比过去覆盖该区域的海冰更年轻、更薄。下图使用泛北极海冰海洋模拟与同化系统(PIOMAS)的数据,展示了1979年至2019年每年的北极海冰厚度。

基于PIOMAS数据的1979年至2019年北极海冰厚度Image: Zachary Labe

虽然今年大部分时间海冰厚度都相当低,但到9月底,其厚度最近与有记录以来最薄的水平并列。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。