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气候变化与极端夏季天气事件——未来仍掌握在我们手中


2018年夏天发生了史无前例的极端天气事件,来自日本的洪水,创纪录的热浪横扫北美,必威官网欧洲和亚洲,大火威胁着希腊甚至北极部分地区。美国西部必威官网的热和干旱。最终导致了有记录以来加州最严重的野火。这是气候变化的面貌,,我当时发表了评论。.

这里的一些与气候变化的联系相当直接。其中之一最简单的关系在所有的大气科学中,都告诉我们,随着温度的升高,大气中的水分以指数形式增加。湿度的增加意味着短时间内降雨量的增加,即更严重的洪水。同样的热力学关系,具有讽刺意味的是,还解释了为什么土壤蒸发的水分随着地面温度的升高而指数增加,有利于许多地区发生更极端的干旱。夏季热波的频率必威官网和强度增加,甚至适度(例如。由于行为正面的“尾巴”当你移动钟形曲线的中心时,即使是很小的量。结合极端炎热和干旱,你会变得更加必威官网庞大,蔓延较快的野火。这不是火箭科学。

但是故事还有更多。因为使这些事件如此具有毁灭性的不仅仅是气象事件的极端性质,还有它们的持续性。当一个低压中心在同一地点停顿并停留数天时,你获得了创纪录的降雨量和前所未有的洪水的积累。事情就是这样哈维飓风去年和佛罗伦萨飓风今年。这也是日本洪水今年夏天早些时候创纪录的夏季降雨我们在宾夕法尼亚州经历了这个夏天。相反地,当高压中心在相同位置失速时,就像在加利福尼亚发生的那样,欧洲,去年夏天,亚洲甚至进入欧洲北极,你得到创纪录的高温,必威官网干旱和野火。

珍妮弗·弗朗西斯等科学家有联系气候变化导致极端天气事件增加,尤其在冬季,当喷气气流和极地涡旋比较强壮,精力充沛。北半球急流的存在是由于暖赤道和冷北极之间中纬度(中心在45N左右)的温度形成强烈对比。由于冰川的融化和其他加剧极地变暖的因素,北极变暖的速度比地球上其他地区要快,这种对比正在减少,而喷射流越来越慢.就像一条河流在缓缓倾斜的领土上蜿蜒流入海洋时,往往会展现出宽阔的曲折,当温度对比度降低时,射流中向东移动的摆动(称为Rossby波)的振幅也趋于增大。喷射气流的摆动越大,天气就越极端,与表面的高压峰对应,与表面的低压谷对应。射流越慢,这些极端天气在相同地点停留的时间越长,给我们带来更持久的极端天气。

除了夏天,还有其他的事情发生,当两极的温度对比特别弱时。气氛可以表现为波导“,”,将较短波长Rossby波(那些在北半球整个电路中可以适合6至8个全波长的波)捕获到中纬度中心相对狭窄的纬度范围,防止它们向低纬度和高纬度辐射能量。这允许在该波长范围内通常较弱的干扰通过共振的物理过程而增强,在次大陆尺度上产生非常大的峰谷,即异常极端的地区性天气异常。这种现象被称为准谐振放大或”QRA,以及(参见下图)。

近几十年来许多最具破坏性的极端夏季天气事件都与QRA有关,包括2003年欧洲热浪,必威官网2010年俄罗斯热浪、野火和巴基斯必威官网坦洪水(见下文),2011年德克萨斯/俄克拉荷马州的干旱。最近的例子包括2013年欧洲洪水,2015年的加州大火,2016年的艾伯塔野火,的确,去年夏天我们目睹了前所未有的一系列极端夏季天气事件。

随着时间的推移,这些事件的频率增加与北极的放大指数(北极和北半球其他地区变暖之间的差异)相一致,表示连接(参见下面的图)。

去年,我们(我和包括RealClimate同事Stefan Rahmstorf在内的合作团队)发表了文章文章自然杂志科学报告 证明同样的北极变暖模式北极放大减慢射流速度的确也增加了QRA发作的频率。这意味着,在急流已经处于最弱状态的夏季,区域性极端天气持续时间更长。基于对气候观测和历史气候模拟的分析,我们的结论是信号“人类对QRA的影响可能来自于“噪音”过去十年半的自然变化。2018夏天,我会说,那个信号不再微妙了。它在我们的电视屏幕和报纸头条上以史无前例的遍布半球的极端洪水的形式实时播放,旱灾,必威官网热浪和野火。

在一个后续文章刚刚在AAAS杂志上发表科学进步,我们使用最新的气候模型模拟来研究QRA的未来预测。值得注意的是,由于技术原因,在气候模型模拟中不能直接分析QRA行为。大多数气候模型以纬度或更高程度的网格分辨率运行。描述Rossby波QRA行为的物理学在气候模型方面面临严峻的挑战,因为它涉及射流风相对于纬度的第二数学导数。当你从网格场中计算数值一阶导数时,误差会急剧增加,而当你计算二阶导数时,误差会更大。我们的计算表明,上述临界项与观测值相比平均气候模型误差大于300%。相比之下,对于纬向温度平均值,模型的平均误差小于1%,而对于温度的纬向导数,模型的平均误差仅为30%左右。betway体育手机版

最后一个数量特别重要,因为QRA事件已被展示根据低层大气中温度的纬向变化有明确的特征。通过建立良好的气象关系,称为热风,射流风的大小实际上在很大程度上取决于低层大气中该量的平均值。正如我们在上面看到的,该量被模型很好地捕获(很大一部分原因是温度随纬度的变化以及它对温室气体浓度增加的响应取决于被很好地理解和由气候模型良好表示的物理)。

这些发现,顺便说一下,具有更广泛的含义。首先,用于评估当前极端天气事件可归因于气候变化的程度的基于气候模型的研究可能低估了气候变化的影响。例如,一个基于模型的研究建议今年夏天,气候变化使欧洲出现极端热浪的可能性增加了一倍。必威官网正如我当时的评论,这个估计可能太低了,因为它不能解释我们碰巧知道的作用,在这种情况下,QRA在那次事件中扮演的角色。同样地,用于预测极端天气行为未来变化的气候模型可能低估了未来气候变化可能对持续性夏季极端天气的发生率的影响,就像我们在过去夏天目睹的那些极端天气。

那么我们的研究对未来有什么意义呢?betway体育手机版我们发现,如果我们继续简单地向大气中添加二氧化碳,那么QRA事件的发生率很可能以近几十年来相同的速度继续增加。但有一个陷阱:用于制定未来气候预测的未来排放情景还必须考虑除温室气体之外的因素。历史上,例如,使用在洁净空气之前的旧煤技术产生二氧化硫气体,其逸出到大气中,与大气其他成分反应形成所谓的气溶胶。

这些气溶胶在美国引起了酸雨和其他环境问题。在上世纪70年代工厂被要求安装之前洗涤器在二氧化硫离开工厂烟囱之前除去它。这些气溶胶还反射入射的阳光,因此在产生它们的工业中纬度地区的表面具有冷却作用。一些国家,像中国一样,仍在从事老年人的工作,煤燃烧的较脏的形式。如果我们继续照常燃烧化石燃料,但像中国这样的国家正在向更现代化的方向转变清洁工燃煤以避免空气污染问题,在未来半个世纪,我们可能会看到气溶胶的大幅下降。政府间气候变化专门委员会RCP 8.5基本上,A一切照常到本世纪末,二氧化碳浓度将比工业化前的水平(百万分之280)增加两倍以上,并导致地球变暖的4-5摄氏度(7-9F)。

因此,预计未来几十年中冷却气溶胶的消失会在夏季中纬度地区产生特别大量的变暖(那时候阳光最多,而且,因此,反射回太空的阳光最多)。在各个IPCC气候模型中,中纬度地区的平均气温比北极地区要高,换句话说,北极放大的对立面。北极去扩增(见下图)。在气溶胶消失后的本世纪末,温室效应再次占据主导地位,我们再次看到QRA事件的增加。

所以,有没有希望避免像2018年夏天这样的未来夏天?大概不会。但在我们迅速远离化石燃料并将温室气体浓度稳定在每百万450份以下的情况下,给我们大约50%的机会避免2C/3.6F行星变暖RCP 2.6IPCC场景)我们发现QRA事件的频率在当前水平保持大致恒定。

尽管我们将来可能还要应对更多的夏天,比如2018年,我们可能会阻止持续的极端夏季天气进一步增加。换言之,当谈到危险和破坏性的极端夏季天气时,未来仍然掌握在我们手中。从化石燃料迅速过渡到可再生能源只是我们的意志力问题。

Marvel等人(2015)第三部分:对Nic Lewis的回应

提交如下: - 2016年2月9日

这个第一职位在本系列中,给出了Marvel等人(2015年)(从此MEA15)以及为什么我认为这是一篇重要的论文。这个第二次讨论一些有风险的即时媒体报道。但是Nic Lewis的论文也在不少于其他三个气候博客(你可以猜到哪个)上发表过“评价”。这是对他的观点更有趣的回应。

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工具书类

  1. K惊奇G.A.施密特R.L.MillerL.S.Nazarenko“个体强迫反应对气候敏感性的影响,,自然气候变化,卷。6,聚丙烯。366—382015。http://dx.doi.org/10.1038/nclimate2888

Marvel等人(2015)第1部分:协调气候敏感性估计

提交如下: -加文@2016年1月4日

这篇文章与Marvel等人(2015)的新研究的实质性结果有关。上面有个单独的帖子媒体/博客回应.

这个近期论文通过凯特奇迹其他人(包括我)自然气候变化比以往任何建模研究都更详细地观察历史时期不同的驱动力及其气候响应。本文的重点在于应用这些结果来改进从历史记录中得到的气候敏感性的计算,看看它们是否可以与其他估计相符。但也存在一些更广泛的问题——如何处理科学异常,以及如何使用模拟来改进对现实世界的推断。betway体育手机版它还突出了IPCC进程的特定特征……

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工具书类

  1. K惊奇G.A.施密特R.L.MillerL.S.Nazarenko“个体强迫反应对气候敏感性的影响,,自然气候变化,卷。6,聚丙烯。366—382015。http://dx.doi.org/10.1038/nclimate2888

关于林伯格的思考

作为预览上周末,我上周大部分时间都在气候敏感性讲习班由SchloseRingberg的马克斯·普朗克研究所主办。毫无疑问,这是我参加过的最好的研讨会之一——它很集中,深入,并有许多新信息需要消化(可以从RangBurg15鸣叫)我将在下面简要概述我的印象。

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气候敏感周

你们中的一些人会意识到气候敏感性讲习班本周在德国南部的Schloss Ringberg。要讨论的主题包括如何定义灵敏度(以及它是否有意义(Sp.er,是的)这意味着什么,它如何被约束,不同的味道意味着什么?有一个令人印象深刻的与会者名单非常关于几乎所有事情都有各种各样的观点,betway体育手机版因此,我期待着非常激动人心的讨论。

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偏移年代的奥秘:树木年轮和1千年的火山记录

提交如下: -集团@2015年2月19日

来宾评论强尼麦克尼

火山活动对气候有重要影响。当一个大型火山喷发时,它可以向平流层注入大量的灰尘和硫化合物,它们改变了辐射平衡。虽然悬浮的灰尘可以暂时阻挡阳光,火山强迫的主要作用是硫,它与水结合形成硫酸液滴。这些平流层气溶胶极大地改变了反射率,以及上层大气的吸收剖面,使平流层变热,必威官网以及表面冷却;导致半球和全球尺度的气候变化。

询问树环和冰芯

每年解析的冰芯和树木年轮年表为理解过去的火山作用以及随之而来的气候影响和对人类的影响提供了机会。众所周知,你可以通过数树的年轮来判断树龄,但是值得注意的是,每个环的大小和生理特性提供了关于环形成时的生长条件的信息。通过构造长树轮年表,使用合适的树种,有可能重建精确定时的气候条件年度记录。

冰芯可以提供大气化学和同位素组成的类似年度记录,特别是火山标志物,如火山酸层和火山灰层。然而,冰芯可能受到模糊层的影响,这些模糊层给这些火山酸层的定年带来误差。为了短路,人们试图在冰川记录中确定已知的历史喷发,比如raefajkull(1362)和Vesuvius(公元79年)。这可能会变得困难,因为冰川年代表只能通过发现并最终确定能够归因于这些关键喷发的火山碎片(火山玻璃碎片)来检查;冰中的硫酸盐峰不是火山特有的。

因此,在历史与历史之间达成时间上的一致是至关重要的,树木年轮和冰芯年代表:冰芯记录火山爆发的幅度和频率,用树木记录气候响应,以及证明人类对这些事件的反应的历史记录。

但是他们并不完全一致……
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雨不停歇

提交如下: -加文@2014年3月4日

有一个真正的洪水本月有关地表温度近期趋势的新论文。分析了CMIP5系综,新模型运行,对补充观测数据的分析,在媒体和twitter上关于如何报道这一话题的评论中,一直试图和解。我们将努力把重点放在一起。作为背景,值得一读以前的讨论,连同碎片学家西蒙·多纳塔米诺帮助将本文讨论的内容放在上下文中。

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全球气温的拼图

提交如下: -ste.@2013年12月17日

自1998年以来,全球气温比以往上升得更慢。 鉴于媒体和科学文献(拉尼娜)中讨论的对低温的许多解释,必威官网海洋的热吸收,北极数据鸿沟,人们可以开玩笑地问,为什么现在还没有新的冰河时代。 这无法识别,然而,各种成分都很小,不只是添加剂。 下面是一个小概述,并试图解释如何将拼图的不同部分组合在一起。

阿尔五星

图1 全球近地表温度(顶部的年值,在三个标准数据集HadCRUT4(黑色)中,底部的年代际平均值,NOAA(橙色)和NASA地理信息系统(浅蓝色)。 图表:IPCC 2013。更多的

2012模型观测比较的更新

2012年更新的时间到了!!

这已经成为一种习惯。二千零九,,二千零一十,,二千零一十一)这里是对一些最常讨论的模型/观测比较的简要概述和更新,更新为包括2012。包括表面温度的比较,海冰和海洋热量含量以CMIP3和Ha必威官网nsen等人(1988)模拟。
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关于敏感性:第一部分

提交如下: -加文@2013年1月3日

气候敏感性是常年话题在这里,因此,围绕这一问题发表了多篇新的论文和讨论,每个都有不同的观点,值得讨论。因为这可能是一个复杂的话题,我将在本帖中集中讨论正在出版的可信作品。将会有一个第二部分来自凯伦·谢尔,在后续的帖子中,我将对最近在《华尔街日报》(Wall Street Journal)专栏和周边播放的一些游戏进行评论。

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