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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,创纪录的热浪在北美,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。其中的一个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。湿度的增加意味着潜在的大量的降雨在很短的时间,即。更严重的洪水。相同的热力学关系,具有讽刺意味的是,也解释了为什么土壤蒸发水分随着地面温度增加呈指数增长,有利于许多地区发生更极端的干旱。夏天的热浪的频必威官网率和强度增加甚至适当的(例如,由于的行为积极的“尾”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。

但是有更多的故事。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。这是发生了什么事飓风哈维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,当高压中心摊位在同一位置,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,特别是在冬季当急流和“极地涡旋比较强壮,精力充沛。北半球急流欠它的存在陡峭的对比在中纬度地区的温度(45围绕n)之间温暖的赤道和寒冷的北极。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,也做eastward-migrating摆动的急流(称为罗斯比波)往往在振幅变大时,温度对比度降低。喷射气流的摆动越大,天气就越极端,与相对应的峰值高压表面和表面的低谷低压。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。大气中可以表现得像一个“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,阻止他们辐射能量低,高纬度地区。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,(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年的阿尔伯塔省森林大火,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。

增加的频率随着时间的推移,这些事件是为了配合一个索引的北极放大(在北极变暖的区别和其余的北半球),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的放大效应”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“人类影响QRA可能已经出现从“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,干旱、必威官网热浪和野火。

在一个后续文章只是发表在美国科学促进会》杂志上科学进步,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。大多数气候模型在网格纬度以上学位的决议。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事件已被展示有一个定义良好的签名的纬度的低层大气温度的变化。通过建立良好的气象关系,称为热风,射流风速的大小实际上很大程度上取决于低层大气的平均数量。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,顺便说一句有更广泛的影响。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,估计可能太低了,它不占我们碰巧知道这个角色,在这种情况下,QRA在那次事件中扮演的角色。同样的,气候模型用于项目未来极端天气的变化行为可能低估了未来气候变化可能影响的发病率持续夏天极端天气如我们目睹了过去的这个夏天。

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。

这些气溶胶导致酸雨和其他环境问题在美国在上世纪70年代工厂被要求安装之前洗涤器消除二氧化硫之前离开工厂的烟囱。这些气溶胶也反映入射的太阳光,所以表面冷却效应在工业中纬度地区生产。一些国家,与中国一样,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,但是像中国这样的国家过渡到更现代的”清洁工烧煤,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,冷却气溶胶的投影消失在未来几十年中产生一个特别大量的变暖在中纬度地区夏季(当最开始进来的阳光,而且,因此,反射回太空的阳光最多)。平均在各种政府间气候变化专门委员会气候模型有更比北极变暖的中纬度地区,换句话说,北极放大的对立面。北极De-amplification(见下图)。气溶胶后在本世纪晚些时候再次消失温室效应占主导地位,我们再次看到QRA事件的增加。

所以,未来有希望避免夏天喜欢2018年的夏天吗?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,给我们一个大约50%的机会避免2 c f / 3.6行星变暖(所谓的“RCP 2.6”IPCC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。换句话说,未来仍然是在我们的手中时危险和有害的夏季极端天气。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。

破解气候变化案例

我有一个专栏本周在《纽约时报》:

科学家如何破解气候变化案例
地球上最大的犯罪现场是地球。我们知道地球正在变暖,但是,是谁或什么导致了它?吗?
爱米利亚米什基兹

你们中的许多人会从以前的现实主义作品中认出这个隐喻。这是最早的我认为,从2007)事实上,工作的标题是“CSI:行星地球.过程描述和结论来自多个来源,对最近的气候趋势的归因。在这里,,在这里等)地表温度变化趋势的数据可视化彭博新闻.

在Twitter上有很多评论关于这个,最感激的,betway体育手机版一些期待,还有一些有趣的。预期的批评来自于那些看起来根本没有读过这篇文章的人。气候以前已经变了!“–无人争议的主张,还有很多毫无意义的反论点。在更有趣的注释线程中,一个是由特德·诺德豪斯发起的,他问道

我的回答基本上是,这可能是他的旧帽子(或许还有这里的许多读者),但是,我经常惊讶于许多人——甚至那些关心气候的人——不知道我们是如何归因的,IPCC声明背后的科学是多么扎实。betway体育手机版根据许多评论判断,当然,并非只有那些已经信服的人才阅读这些文章。但问有多少人帮助来说服这样的文章是一个有效的问题,我真的不知道答案。有人吗?吗?

工业前人为二氧化碳排放量:多大?吗?

提交如下: -迈克@ 2018年10月11日

来宾物品威廉·拉迪曼

Ruddiman(2003)出版15年后,早期的人类学假说仍有争议,随着许多学科的相关证据不断涌现。最近的研究结果总结在这里支持声称从早期农业温室气体排放(1850年之前)是大到足以改变大气成分和全球气候显著。

海洋同位素阶段(MIS)19是最接近轨道模拟当前MIS 1间冰期(Tzedakis et al .,2012)进动(εsin_)变化很小,正弦和倾斜度几乎同步(见图)。1A,b)。MIS 11曾经声称最近的MIS 1模拟(例如,布鲁克和斯托克,2006)但这一说法现在被驳回,因为MIS 11中的倾斜和旋进峰相距甚远。


图1的比较(一)倾斜和(b)旋进(εsinω)趋势MIS19期间,(绿色)MIS11(黑色)和MIS1(红色)。基于Tzedakis et al。(2012)。(c)MIS19(黑色)和MIS1(红色)期间的CO2趋势。MIS 19的CO2数据来自穹顶C(Bereiter等)。2015)。MIS 1的CO2数据来自Law Dome(MacFarling Meure等)。2006)和Dome C(Monnin等)。2001,2004)用于MIS1。

当MIS 11作为模拟消除时,重点是MIS 19。在MIS 1和MIS 19的早期CO2信号(图)。1c)达到几乎相同的峰值270和269ppm,此后,MIS 1值下降了4000年,但随后又上升了20ppm,达到工业化前后期的280-285ppm。相反,MIS 19的CO2趋势持续下降超过10,000年至245-250ppm,相当于今天的时间。这个值与在自然全新世世界的早期人类学假设中提出的240-245ppm水平一致(没有人类覆盖)。两个间冰期的35ppm差异接近于Ruddiman(2003)推测的40ppm全新世异常。

Vavrus等人对MIS 19时间相当于今天的GCM模拟。(2018)表明,低二氧化碳值会导致全年积雪(初期冰川作用的象征)在加拿大群岛和巴芬岛(格陵兰岛的大小面积),以及其他北极地区(另见Ganopolski等人)。2014)。

Ruddiman(2003)估计工业前碳排放为300-320Gt,根据粗略的编制不完整的森林间隙历史然后可用(表1)。[1Gt是10亿吨]。这一估计曾一度被驳回,认为太高了5至10倍(Joos等人)。2004;Pongratz et al .,2008;斯托克等人,2011。然而,卡普兰等人。(2011)发现这些估计被向下偏移,因为它们假设的人均提前清算比实际历史数据显示的大量清算要小得多。这些估计也忽略了已经清除并且没有积极农业利用的地区,但还没有退化。调整这些因素,卡普兰及其同事估计工业前排放量为343GtC。

厄尔布等。(2017)与今天实际储存的460GtC碳相比,如果没有人类活动(910GtC),目前储存在地球潜在自然植被中的碳量的平均估计为7个。他们把450GtC的差异归因于人类对植被的累积清除(主要是森林砍伐)。~ 140 GtC的间隙发生在工业时代,这留下了估计310GtC作为总去除和排放到大气中的前工业时间。在类似的分析中,Lorenz和Lal(2018)估计,工业化前碳排放量高达357GtC。

其他学科的研究已经开始添加关于早期清除的直接事实证据。betway体育手机版数百个欧洲湖芯的花粉分析2014;罗伯茨等,2018)显示6000年前森林植被开始减少,在工业时代开始之前达到接近现代的水平。2)。在中国,超过50人的汇编,李等人的1000处考古遗址。(2009)和Hosner等。(2016)显示从7点开始以前森林地区的农业定居点显著增加,000年前。这些广泛的汇编支持了上述关于早期人类大规模清除和碳排放的估计。


图2。在欧洲早期森林间隙的证据。(A)欧洲花粉数据库中的核位置。核用于花粉总结B所示红色(Fyfe et al .,2015)。(B)森林的变化,打开,以及半开阔(混交林和开阔)植被被绘制成“假生物群落”和。

随着这一广泛的多学科证据的出现,一些科学家继续拒绝早期的人类学假设。大部分的对立是基于地球化学指数(δ13CO2)测量的二氧化碳包含在气泡被困在冰芯。δ13CO2指数显示了陆地富12C陆地碳与海洋中13C中性碳之间随时间的相对平衡。过去7000年间大气中CO2的13C小幅减少被解释为表明在那个时期富含12C的陆地碳的最小输入(Broecker和Stoker,2006;埃尔希格等人,2009)。在7月20日,2018 Scienceonline.org邮政,Jeff.inghaus估计早期人类对观测到的CO2上升的贡献是最多1-2ppm,或者只是5 - 10%的最近估计了表1。

其他科学家(储料器等。2018;陆克文等2016)已经指出,除非所有重要的碳源和汇都受到良好约束,否则δ13CO2指数不能用于隔离森林砍伐的碳量。Yu(2011)的编纂表明,过去7000年间,陆源富含12C的~300Gt的碳被埋藏在北方泥炭中,表明这一约束在以往的研究中并未得到满足。在北部泥炭中埋葬~300GtC需要在过去7000年期间平衡排放超过300GtC的陆地碳,上述讨论总结出工业前砍伐森林能够填补这一赤字的证据。即使现在,然而,过去7000年间,在非泥炭多年冻土区、河漫滩和三角洲的碳交换(无论是源头还是汇头)仍然鲜为人知。

科学家们试图对这场仍在进行中的辩论下定决心,现在他们可以权衡大规模早期森林砍伐的广betway体育手机版泛的多学科证据,而不再依赖迄今为止约束很差的δ13CO2指数。

工具书类

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汉森作证30年后

提交如下: ——加文@ 2018年6月21日

“温室效应来了。”“
- Jim Hansen,1988年6月23日,,参议院证词

今年首次使用全球气候监测系统的瞬态气候预测已有30年的历史,他们站得非常好。

我们在汉森et al (1988)PDF)模拟之前(早在2008年)我们当时说,这些模拟技术娴熟,如果再用10年或20年的数据,与观测结果之间的差异会更加明显。好,又过了十年!!

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工具书类

  1. J汉森一。Funga.Lacisd.凛德年代。LebedeffR.如迪,G。罗素P.石头,“戈达德空间研究所三维模式预测的全球气候变化,,地球物理学研究杂志,卷。93,聚丙烯。9341,1988。http://dx.doi.org/10.1029/JD093iD08p09341

Alsup后果

来自气候科学教程上个月已经全部发布了(下面的链接),迈尔斯·艾伦(原告的第一位陈述者)对事件给出了印象。
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阿尔苏寻求答案

你们中的一些人可能读到betway体育手机版诉讼由多个直辖市(包括旧金山和奥克兰)对主要石油公司造成的损害(主要与海平面上升有关)由人为气候变化引起。站的法律细节,管辖权,等。都很有趣@哥伦比亚气候对于这些细节,但有些独特,法官(威廉·Alsup)已经要求关于气候科学的教程(2小时的原告和被告服罪)的证据。此外,他发表了一篇文章。八个问题清单他想让团队来回答。

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气候敏感性估计与修正

在从观测中推断气候敏感性时,你需要小心。

本周的两个气候敏感度故事——都和你在从观测数据推断出限制之前需要多小心有关。(您可以浏览一下背景和定义在这里)这两种情况下,一个“简短的评论产生”在里面自然(我领导的)和Proistosescu和Huybers(2017)——检查基本假设基础以前公布的估计气候敏感性和找到他们想要的。

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工具书类

  1. C.ProistosescuP.J.Huybers“慢气候模式调和了气候敏感性的历史估计和基于模型的估计,,科学进步,卷。3.聚丙烯。e1602821,2017。http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.1602821

为什么全球排放量必须在2020年达到峰值

提交如下: -斯蒂芬@2017年6月2日

(Stefan Rahmstorf和安德斯·莱韦尔曼)

在巴黎具有里程碑意义的气候协议,世界各国已承诺”将全球平均气温的上升幅度保持在高于工业化前水平的2°C以下,并努力将气温的上升幅度限制在高于工业化前水平的1.5°C以下。”.这一目标被认为是避免对人类造成不可估量的风险的必要条件,而且这是可行的,但实际上只有全球排放最迟在2020年达到峰值。

让我们首先讨论保持远低于全球变暖2°C的重要性,并且尽可能接近1.5℃。世界气象组织气候报告[i]过去一年中,全球气温和海平面持续上升,2016年再次达到历史最高点。全球海冰覆盖率创下历史新低,格陵兰和南极洲的山地冰川和巨大的冰原正在加速质量损失。越来越多的人正遭受不断增加的、往往是史无前例的极端天气事件的折磨。[I],在伤亡和财务损失方面。这是自19世纪末以来全球变暖1摄氏度之后的情况。betway体育手机版世纪。更多的

朱迪·库里的归因无论点

提交如下: ——加文@ 2017年4月18日

继两周前“有趣的”众议院科学委员会听证会之后,有一场精彩的辩论是由气候反馈大多数目击者的不支持的,经常是误导性的说法。作为回应,朱迪·柯里(又一次)宣称自己没有说服力证据的主导作用对人类最近的气候变化。和像以前一样她不能给任何定量参数来支持她的观点,即人类的司机不是最近的趋势的主要原因。

她的推理由少数似是而非的声音组成,但最终还是没有说服力的问题值得深入研究。她总结称以下评论:

...他们使用调整到感兴趣的时期的模型,这应该使它们在同一时期内不能用于归因研究(循环推理,而这一切)。归因研究未能解释海洋中大的多年代(和更长的)振荡,据估计,这占了最近气候变暖的20%-40%-50%到100%。这些模型未能解释太阳间接效应,而这些间接效应已经被假定是重要的。最后,CMIP5气候模型使用了目前被认为太大的气溶胶强迫值。

这些说法都是错误的或根本没有影响她声称。让我们去通过他们一次。

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为什么二氧化碳和温度在冰期周期中的相关性不能定义气候敏感性?

提交如下: -加文@2016年9月24日

我们都看过温度代理和CO南极冰芯中的浓度是相互关联的——这早在20世纪90年代初就已为人们所知,并且在许多地方都有所体现。高调的讨论关于气候变化。



埃皮卡穹顶C冰芯温室气体和同位素记录。

温度代理是水同位素比率,可以用来估计南极温度,通过缩放,全局值。CO和CH根据标准公式,浓度变化可转换为W/m2的辐射强迫。这两个时间序列可以相互关联,回归(在C/(W/m2))具有气候敏感性的单位——但它代表什么?吗?

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