气候分析

介绍 气温 总圆柱水蒸气

介绍

气候是给定位置的平均天气,在相当长的时间内平均,至少10年。当我们谈论气候时,我们经常谈论气象或海洋学变量的平均值,例如在一年中给定时间的给定位置,气温,降水,湿度,风速,风速或海洋温度。如果气候随着时间的流逝而变化,则可以通过改变可以种植的农作物,淡水供应或海洋平均水平来直接影响人类活动。它也会影响自然生态系统,导致沙漠扩展,野火变得更加普遍或永久冻土融化。

在过去的二十年中,人们对人类生产的温室气体和其他环境污染物对地球气候的影响越来越关注。这些变化由气候模型预测,这些变化也用于将其投影到接下来的几个世纪中。卫星数据记录开始足够长,可以评估多核心变化。可以检查这些变化是否有气候变化的证据,并用于查看气候模型在“预测”已经发生的变化时是否可以做得很好。

为了产生足够长时间用于气候变化研究的数据记录,必须将来自不同卫星的测量值相互校准,然后将其合并为单个记录。万博吧manbet客户端2.0我们已经完成了大气温度和总柱水蒸气的过程,并即将释放构架的风速产品。

相比原位manbet客户端2.0万博吧测量值是极地轨道卫星的卫星数据记录的主要优点是几乎完整的全球覆盖范围和均匀的数据质量。这原位在远离工业化国家的地区,数据记录相当稀疏,该地区集中在土地群体和北半球中期。例如,即使该地区是由于El Nino - 南部振荡周期最大的海面温度变化,但在东部热带太平洋中发射的天气气球很少。

在下面,我们讨论了使用遥感系统微波数据获得的一些基本气候结果,并讨论了我们进行的一些与气候相关的研究。万博体育app网页注册万博网址是什么

气温

看到高空温度测量页面以获取有关如何生成大气温度数据集的详细信息。在这里,我们介绍了该数据集对气候变化分析的应用。(注意:本节于2017年6月30日更新,包括TLT版本4.0的结果)

对流层温度

RSS可用三个对流层温度数据集,TLT(温度较低的对流层),TMT(温度中间对流层)和TTT(温度总对流层Fu和Johansen)。使用这些数据集,我们可以调查过去35年中对流层温度发生重大变化,以及这些变化的空间模式是否与气候模型预测的变化相一致。

在过去的十年中,我们一直与LLNL的Ben Santer(以及许多其他研究人员)合作,以将我们的对流层结果与气候模型的预测进行比较。我们的结果可以总结如下:

  • 在过去的35年中,对流层变暖了。全球平均温度的平均速度约为0.18度,每十年(每十年0.32度)。
  • 如果不包括为模型模拟的输入,气候模型不能解释这种变暖,那么温室气体的增加增加。
  • 变暖的空间模式与人类引起的变暖一致。看Santer等2008、2009、2011和2012有关使用MSU/AMSU数据对人类诱导的大气温度变化的检测和归因的更多信息。

但....

  • 对流层具有不是温暖的速度与大多数气候模型预测的快速。请注意,大型2015-2106 El Nino事件和RSS对流层数据集的更新版本减少了此问题。

为了说明最后一个问题,我们在下面显示了几个图。这些图中的每一个都使用1979 - 2008年的参考周期的TLT温度异常的时间序列。在每个图中,厚黑线是RSS卫星数据集的最新版本的结果。黄色带显示了33个CMIP-5模型模拟的结果(19种不同的模型,许多具有多个实现的模型)的结果,旨在模拟20世纪地球气候。在2005年之前的时间段中,模型被强制使用温室气体,火山气溶胶和太阳能产出的历史值。2005年后,使用了这些强制的估计预测。如果整个模型正在做模拟过去的可接受工作,那么观察结果将主要位于黄色的带中。

图1.全局(70至80n)平均TLT异常绘制为时间的函数。黑线是时间序列RSS v4.0 MSU/AMSU大气温度数据集。黄色带是CMIP-5气候模拟的5%至95%的输出范围。从1979 - 1984年的平均时间序列平均值的平均值设置为零,因此随着时间的流逝变化可以更容易地看到。请注意,在1998年之后,观察结果可能在模型分布的下部,表明模型预测和卫星观测之间存在很小的差异。(所有时间序列已经平滑以消除时间尺度上的可变性,较短超过6个月。)
图2.热带(30秒至30n)平均TLT异常绘制为时间的函数。黑线是时间序列RSS v4.0 msu/amsu atumosperhic温度数据集黄色带是CMIP-5气候模拟的5%至95%的输出范围。从1979 - 1984年的平均时间序列平均值的平均值设置为零,因此随着时间的流逝变化可以更容易地看到。同样,在1998年之后,观察结果可能是模拟值的低侧,表明整个模拟预测的变暖比卫星观察到的更为变暖。
为什么存在这种差异,这是什么意思?一种可能的解释是气候模型使用的基本物理学中的错误。除了这种可能性之外,至少还有三个关于变暖率差异的合理解释。在强迫中有错误用作模型模拟的输入(包括人为气体和气溶胶引起的强迫,火山气溶胶,太阳能输入和臭氧的变化),卫星观测中的误差(通过使用不确定的不确定性来解决合奏),以及模拟中内部气候变异性的序列与现实世界中发生的情况有所不同。我们称这四个解释为“模型物理错误”,“模型输入错误”,“观察错误”和“不同的可变性序列”。他们不是互斥的。实际上,有很难的科学证据表明,这四个因素都会导致差异,并且大多数因素可以在不诉诸于物理错误的情况下进行解释。有关所有这些原因的详细讨论,请参阅邮政怀疑科学博客作者本·桑特(Ben Santer)和卡尔·米尔斯(Carl Mears),以及最近的在自然地球科学中,Santer等人。

平流层温度

自1978年底以来,MSU和AMSU仪器已经监测了平流层下部的温度。RSS合并的下层平流层温度数据产物称为TLS或平流层较低温度。与对流层在此期间缓慢变暖的对流层不同,由于CFC引起的平流层臭氧的降低,平流层一直在冷却,并且由于人类活动而增加了混杂的温室气体。由于主要火山喷发引起的平流层气溶胶的暂时增加,这种缓慢的冷却趋势偶尔会打断。在下面的图中,我们显示了来自RSS TLS数据的全球平均温度异常,以及CMIP-5历史模拟的5%至95%的包膜。
图4.全局(80至80n)平均TLS异常绘制为时间的函数。厚黑线是RSS v3.3 MSU/AMSU温度的观察到的时间序列。黄色带是CMIP-5气候模拟的5%至95%的输出范围。从1979 - 1984年的平均时间序列平均值的平均值设置为零,因此随着时间的流逝变化可以更容易地看到。请注意,在某些模型中,对ElChichón(1983)和Pinatubo(1991)的火山喷发的反应太大了,并且模型的整体冷却往往比观测值少。

平流层温度变化的基本特征是由模型捕获的,尽管某些模型似乎对火山喷发显示了太多的响应,并且似乎显示出太少的整体冷却。

总圆柱水蒸气

在海洋上,我们可以使用合并的水蒸气产品监测大气中水蒸气总量的衰老尺度变化,这些产品源自SSM/I,SSMIS,AMSRE和Windsat的测量结果。万博吧manbet客户端2.0有关此数据集的描述,请参阅大气水蒸气测量页。随着地球的对流层的变暖,它可以“持有”更多的水蒸气,而不会蒸发成云,然后降雨。假设相对湿度保持恒定,则额外的水蒸气的量受Clausius-Clapeyron关系的控制,并且每度kelvin温度升高的水蒸气高约7%。在图5中很容易看出水蒸气的全球增加,该图5显示了全球水蒸气的全球平均时间序列,全球海洋的总水蒸气的平均水平比平均水平变化百分比变化。
图5.总圆柱蒸气异常的时间序列,在世界海洋上平均60 n至60n。
这种增加可以正式归因于人类引起的气候变化 - 请参阅Santer等,2007。尽管水蒸气总体上有很大的增加,但绝不是在空间上均匀的。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,柱水蒸气趋势的趋势图。
虽然世界上的大部分地区都在各种程度上表现出湿润,但赤道两侧的热带太平洋中部有很大的干燥区域。与水蒸气趋势的估计误差相比,导致这种模式的水蒸气的趋势几乎具有统计学意义。
在深层热带地区,水蒸气的变化与大气温度的变化非常密切。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。该数据已在20秒至20N的纬度带上平均。
图7.总圆柱蒸气异常和温度异常的时间序列在世界海洋上平均,从20秒到20N。顶部面板显示了时间序列。中间面板显示了跑步趋势,从1988年1月开始,并在X轴上结束。底部面板显示了蒸气趋势与TLT趋势的比率。气候模型表明该比率应约为6.2%/k。卫星数据集的所有组合都显示出更大的比率,这表明测量值表现出太多的潮湿或太少的变暖。万博吧manbet客户端2.0RSS TLT数据集的最新版本最接近期望。这是Mears和Wentz(2017)中的图13。
在测量和CMIP-3模型输出中,这种相关性在详细讨manbet客户端2.0万博吧论Mears等,2007并重新审视Mears and Wentz(2017)

参考

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