气候分析

介绍 气温 总柱水蒸气

介绍

气候是在一个特定地点的平均天气,在相当长的一段时间内的平均,至少10年。当我们谈论气候时,我们通常谈论的是气象或海洋变量的平均值,如空气温度、降水、湿度、风速或海洋温度在一年中的特定时间、特定地点。如果气候随着时间而变化,它可以通过改变可种植的作物、淡水供应或海洋的平均水平直接影响人类活动。它还能影响自然生态系统,导致沙漠扩张,野火变得更加普遍,或永久冻土融化。

在过去的二十年里,人们越来越担心人类产生的温室气体和其他环境污染物对地球气候的影响。这些变化是由气候模型预测的,气候模型也被用来预测未来几个世纪的变化。卫星数据记录开始变得足够长,足以评估几十年的变化。这些变化可以用来检验气候变化的证据,并用来观察气候模型在“预测”已经发生的变化时是否能做得很好。

为了产生延伸的数据记录足够长的气候变化研究,必须彼此互相互相互相互相互相进行测量,然后将它们组合在一起。乐动体育官方2.0乐动苹果手机我们已经完成了该过程的大气温度和总柱水蒸气,并且即将释放互置风速产品。

相比原位乐动苹果手机乐动体育官方2.0测量值,来自极地轨道卫星的卫星数据记录的主要优点是几乎完全的全球覆盖范围和均质数据质量。这原位在远离工业化国家的区域,数据记录相当稀少,这些区域集中在陆地和北半球中纬度地区。例如,在热带太平洋东部发射的气象气球很少,尽管该地区是由于厄尔尼诺-南方涛动周期造成的海表温度变化最大的地区。

下面,我们将讨论使用遥感系统微波数据获得的一些基本气候结果,并讨论我们进行的一些与气候相关的研究。乐动体育下载乐动帐号注册

气温

看到高空温度测量页了解大气温度数据集是如何产生的。在这里,我们介绍了该数据集在气候变化分析中的应用。(注:此部分于2017年6月30日更新,包括TLT 4.0版本的结果)

对流层温度

RSS提供三个对流层温度数据集,TLT.(温度降低对流层),台湾海陆运输公司(温度中间对流层),和TTT.(温度总对流层,之后傅和约翰森)。使用这些数据集,我们可以调查在过去35年中对流层温度的显着变化,以及这些变化的空间模式是否与气候模型预测的那些相同。

在过去的十年里,我们一直在与LLNL的Ben Santer(以及其他许多研究人员)合作,将我们的对流层结果与气候模型的预测进行比较。我们的研究结果可以总结如下:

  • 在过去的35年中,对流层已经大幅度变暖。全局平均气温的平均速度平均每十年约0.18摄氏度(每十年0.32°F)。
  • 如果不包括在模型模拟的输入中的人为导致的温室气体增加,气候模型无法解释这种变暖。
  • 变暖的空间模式与人诱导的变暖一致。看Santer等人2008,2009,2011年和2012年有关使用MSU / AMSU数据的人类诱导大气温度变化的检测和归属。

但....

  • 对流层有不是随着大多数气候模型预测,速度变得非常迅速。请注意,此问题已被大型2015-2106 El Nino事件减少,以及RSS对流层数据集的更新版本。

为了说明最后一个问题,我们在下面显示几个地块。这些图中的每一个都有一个使用1979-2008参考期的TLT温度异常的时间序列。在每个绘图中,厚的黑线是最新版本的RSS卫星数据集的结果。黄频带显示5%至95%的包络,结果33 CMIP-5模型模拟(19种不同的型号,许多型号,许多型号),旨在模拟地球的气候在20世纪。在2005年之前的时间段,该模型被强迫温室气体,火山气溶胶和太阳能输出的历史价值。在2005年之后,使用了这些强迫的估计预测。如果整个模型正在做出模拟过去的可接受工作,那么观察大部分就会位于黄色乐队内。

图。全局(70s至80n)是指作为时间的函数绘制的TLT异常。黑线是时间序列RSS V4.0 MSU / AMSU大气温度数据集。黄色波段是CMIP-5气候模拟输出的5%至95%范围。将1979-1984年期间每个时间序列平均值的平均值设置为零,以便更容易看到随时间的变化。请注意,在1998年之后,观察可能处于模型分布的下半部分,表明模型预测和卫星观测之间存在小的差异。(所有时间序列都被平滑以除去时尺度的变化超过6个月。)
图2.热带(30秒至30N)是指作为时间的函数绘制的TLT异常。黑线是时间序列RSS V4.0 MSU/AMSU大气温度数据集黄色波段是CMIP-5气候模拟输出的5%至95%范围。将1979-1984年期间每个时间序列平均值的平均值设置为零,以便更容易看到随时间的变化。同样,在1998年之后,观测值很可能处于模拟值的较低水平,这表明模拟作为一个整体预测的变暖程度比卫星观测到的要高。
为什么存在这种差异?它意味着什么?一种可能的解释是,气候模型所使用的基础物理学存在错误。除了这种可能性之外,至少还有三种其他可能解释变暖速度的差异。作为模式模拟输入的强迫存在误差(包括人为气体和气溶胶、火山气溶胶、太阳输入和臭氧变化造成的强迫)、卫星观测的误差(通过使用不确定性集合部分解决)、以及模拟中的内部气候变化序列,这些序列与现实世界中发生的情况不同。我们称这四种解释为“模型物理错误”、“模型输入错误”、“观测错误”和“不同变率序列”。它们不是相互排斥的。事实上,有确凿的科学证据表明,这四个因素都是造成这种差异的原因,而且其中大部分都可以解释,而无需诉诸模型物理错误。有关所有这些原因的详细讨论,请参阅帖子在这一点怀疑科学博客Ben Santer和Carl Mears,以及最近的在桑特等人的自然地球科学中。

平流层温度

自1978年底以来,密歇根州立大学和AMSU的仪器一直在监测平流层低层的温度。RSS合并的较低平流层温度数据产品称为TLS,即较低平流层温度。与对流层不同的是,在这段时间里对流层缓慢变暖,而平流层下部由于氯氟烃导致的平流层臭氧减少和人类活动导致的混合温室气体增加而一直在变冷。这种缓慢的冷却趋势偶尔会被大型火山爆发造成的平流层气溶胶的暂时增加所打断。在下图中,我们展示了来自RSS TLS数据的全球平均温度异常,以及来自CMIP-5历史模拟的5%至95%包络线。
图4.全局(80s至80n)平均TLS异常作为时间的函数绘制。厚黑线是从RSS V3.3 MSU / AMSU温度的观察时间序列。黄色波段是CMIP-5气候模拟输出的5%至95%范围。将1979-1984年期间每个时间序列平均值的平均值设置为零,以便更容易看到随时间的变化。请注意,响应ElChichón(1983)和Pinatubo(1991)的响应在某些型号中太大,而且模型往往显示比观察结果更少的整体冷却。

这些模型捕捉到了平流层温度变化的基本特征,尽管有些模型似乎显示出了对火山喷发的过度反应,而似乎也没有显示出整体的降温。

总柱水蒸气

在海洋上,我们可以使用我们合并的水蒸气产品监测大气中水蒸气总量的分支机尺度变化,所述水蒸气产品来自SSM / I,SSMIS,AMSRE和WINDSAT的测量。乐动体育官方2.0乐动苹果手机有关此数据集的描述,请参阅大气水汽测量页。随着地球对流层的温暖,它能够“保持”更多的水蒸气,而不会蒸汽冷凝成云层然后雨水。假设相对湿度保持恒定,额外的水蒸气量由克劳斯氏菌蛋白关系管辖,并且每度kelvin的水蒸气升高约7%。在图5中,水蒸气的全球增加易于看,这表明了世界上海洋的全球平均时间序列,从平均水平的百分比变化表达。
图5。从北纬60度到60度,全球海洋平均总柱蒸汽异常的时间序列。
这种增加可以正式归因于人类诱发的气候变化 - 见Santer等人,2007年。虽然水蒸气存在大量总体增加,但它绝不是空间均匀的。图6显示了1988 - 2017年期间水蒸气趋势的地图。
图6. 1988 - 2017年期间柱水蒸气趋势地图。
虽然世界上大部分地区都有不同程度的变湿,但在赤道两边的热带太平洋中部地区,仍有一些地区非常干燥。与水汽趋势的估计误差相比,导致这种模式的水汽趋势,无论是正的还是负的,几乎在统计上都是显著的。
在深沉的热带地区,水蒸气的变化与大气温度的变化非常强烈相关。图7显示了来自不同卫星温度数据集的水蒸气和温度异常的时间序列。数据已经在20S到20N的纬度带中的海洋上平均。
图7.全柱蒸汽异常和温度异常的时间序列,平均在世界上海洋,从20世纪到20N。顶部面板显示时间序列。中间面板显示在1988年1月开始的运行趋势,并在X轴上结束。底板显示蒸汽趋势与TLT趋势的比率。气候模型表明该比例应为约6.2%/ k。卫星数据集的所有组合显示出更大的比例,表明测量结果显示得太多乳脂,或者变暖太少。乐动体育官方2.0乐动苹果手机最新版本的RSS TLT数据集最接近期望。这是Mears和Wentz(2017)中的图13。
详细讨论了测量和CMIP-3模型输出中的这种相关性乐动苹果手机乐动体育官方2.0Mears等,2007年并重新审视MEARS和WEDZ(2017)

参考文献

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