气候分析

介绍 气温 柱总水汽

介绍

气候是在给定位置的平均天气，平均在相当长的时间内，至少有10年。当我们谈论的气候，我们常说的气象或海洋变量的平均值，如气温，降水量，湿度，风速和海洋温度在给定的位置在一年中给定的时间。如果气候变化随着时间的推移，它可以直接通过改变可以生长的庄稼，淡水供应，或海洋的平均水平会影响人类活动。它也可以影响到自然生态系统，导致沙漠扩大，森林火灾变得越来越普遍，或永久冻土层融化。

在过去的二十年里，一直存在关于人类活动产生的温室气体和其他环境污染物对地球气候的影响日益受到关注。这些变化是由气候模型，也可用于项目更改到下个世纪的预言。卫星数据记录也开始受到足够长的时间来评估多decadel变化。可以检查气候变化的证据。这些变化，并用于查看是否使用时气候模型可以做好的“预测”是有变化已经发生。

为了产生延伸足够长的气候变化研究的数据记录，从不同卫星测量必须彼此intercalibrated然后一起组合成一个单一的记录。万博吧manbet客户端2.0我们已经完成了这个过程的大气温度和总柱水蒸汽和即将发布的intercalibrated风速产品。

相比原位manbet客户端2.0万博吧测量，从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和均匀的数据质量。该原位数据记录是从工业化国家，这是集中在陆地和北半球中纬度位于远地区相当稀少。例如，在东部热带太平洋极少展开气象气球，即使这个区域是由于厄尔尼诺现象的变化海面温度 - 南方涛动周期是最大的。

下面，我们讨论了利用遥感系统微波数据中获得一些基本的气候结果，并讨论我们已经进行了一些气候相关的研究。万博体育app网页注册万博网址是什么

气温

查看上空气温度测量有关大气温度数据集是如何产生的详细信息页面。在这里，我们这个数据集对气候变化的分析目前的应用。（注：本节进行了更新2017年6月30日，从TLT 4.0版包括结果）

对流层温度

有从RSS 3个对流层温度数据集，TLT（温度低对流层），TMT（温度对流层中层）和到达目标时间(对流层温度总后。富和约翰森)。利用这些数据集，我们可以调查在过去35年对流层温度是否有显著的变化，以及这些变化的空间模式是否与气候模型预测的一致。

在过去的十年中，我们一直与本·桑特在LLNL合作（连同许多其他研究者）气候模型的预测比较我们的对流层效果。我们的研究结果可以归纳如下：

  • 在过去的35年中，对流层已显著温暖。全球平均温度上升以每十年约0.18开氏度的平均速率（每十年0.32华氏度）。
  • 如果不把人为造成的温室气体增加作为模型模拟的输入，气候模型就无法解释这种变暖。
  • 变暖的空间模式与人类引起的变暖是一致的。看到Santer等2008、2009、2011和2012年浏览更多有关利用MSU/AMSU数据探测和归因人为引起的大气温度变化的资料。

但....

  • 在对流层不气候变暖的速度和大多数气候模型预测的一样快。值得注意的是，2015-2106年的大厄尔尼诺事件和RSS对流层数据集的更新版本已经减少了这个问题。

为了说明这个最后的问题，我们在下面展示几个情节。每个这些地块的具有时间序列使用1979年至2008年的基准周期TLT温度异常的。在每一个情节，粗黑线是从最新版本的RSS卫星数据集的结果。黄色带显示的了旨在在20世纪，以模拟地球气候33 CMIP-5模型模拟（19个车型不同，多用多个实现）结果的5％至95％的信封。2005年之前的时间段中，模型用的温室气体的历史值，火山气溶胶和太阳能输出强制。2005年以后，可以使用这些强迫的估计预测。如果车型，作为一个整体，在做模拟过去的一个可接受的作业，然后观察将主要在黄带之内。

图1.全球（70S至80N）平均数TLT异常绘制为时间的函数。黑线是在时间序列RSS V4.0 MSU / AMSU atmosperhic温度数据集。黄色的波段是CMIP-5气候模拟输出的5%到95%范围。将1979-1984年的每个时间序列平均值设为0，以便更容易看到随时间的变化。需要注意的是1998年以后，观察可能是模型中分布的下部，表明有模型预测和satelllite观测值之间存在细微的差异。（所有时间序列已经被平滑，以时间尺度较短删除variabilty超过6个月。）
图2所示。热带(30度至30度北)平均TLT异常随时间变化。黑线是在时间序列RSS V4.0 MSU / AMSU atmosperhic温度数据集。黄色的波段是CMIP-5气候模拟输出的5%到95%范围。将1979-1984年的每个时间序列平均值设为0，以便更容易看到随时间的变化。1998年以后，观测值很可能会处于模拟值的较低水平，这表明模拟值总体上预测的变暖程度比卫星观测到的还要高。
为什么会出现这种差异存在，什么意思呢？一个可能的解释是由气候模型中使用的基础物理学的错误。除了这种可能性，也有对加热速度的差异至少三个其他的合理解释。有在用作输入到模型的模拟（这些包括在臭氧由于人为气体和气溶胶，火山气溶胶，太阳能输入强迫，和变更）的强迫误差，在卫星观测误差（部分地由使用的不确定性的寻址合奏），并在从所发生的事情在现实世界的区别模拟内部气候变化的序列。我们称这四种解释“模式物理过程的错误”，“模型的输入错误”，“观测误差”和“不同的变异序列”。他们不是相互排斥的。事实上，有确凿的科学证据表明，这四项因素导致的差异，而且大部分可以在不诉诸模式物理误差来解释。出于所有这些原因的详细讨论，请参阅岗位在怀疑的科学通过博客本·桑特和卡尔·米尔斯，以及最近纸在自然地球科学由桑特等。

平流层温度

平流层下部的温度，因为由MSU和AMSU仪器1978年后期已经监测。的RSS合并较低平流温度数据产品被称为TLS，或温度低平流层。不同于对流层，其缓慢升温在此期间，低平流层已经冷却由于无论是在引起CFC的平流层臭氧减少，并且由人类活动中充分混合的温室气体的原因而增加。这种缓慢降温的趋势是由造成重大火山爆发平流层气溶胶临时增加偶尔打断。在下面的图中，我们显示从RSS TLS数据的全球平均温度异常，并从CMIP-5的历史模拟的5％至95％的信封。
图4.全球（80S至80N）平均数TLS异常绘制为时间的函数。粗黑线是从RSS V3.3 MSU / AMSU温度观察到的时间序列。黄色的波段是CMIP-5气候模拟输出的5%到95%范围。将1979-1984年的每个时间序列平均值设为0，以便更容易看到随时间的变化。需要注意的是厄尔尼诺Chichón（1983）和皮纳图博火山（1991年）的火山爆发的响应是在一些机型过大，该模型往往小于整体显示出比观察冷却。

在平流层温度变化的基本特征是由模型捕获，虽然有些车型似乎表明火山喷发太多反应，似乎也显示太少的整体散热。

柱总水汽

在海洋上空，我们可以利用合并后的水蒸气产物监测大气中水蒸气总量的十年尺度变化，这些水蒸气产物来源于SSM/I、SSMIS、AMSRE和WindSat的测量结果。万博吧manbet客户端2.0有关此数据集的说明，请参见水汽测量页面。当地球的对流层变暖时，它能够“容纳”更多的水蒸气，而不会使这些水蒸气凝结成云，然后变成雨。假设相对湿度保持不变，额外的水蒸气量由克劳修斯-克拉珀龙关系决定，温度每升高1摄氏度，大约多出7%的水蒸气。全球水汽的增加在图5中很容易看到，它显示了世界各大洋上总柱状水汽的全球平均时间序列，以平均变化百分比表示。
图5.时间序列共列蒸汽的反常现象，平均在世界各大洋，从60S至60N。
这种增长可以正式归因于人类引起的气候变化 - 看桑特等人，2007年。虽然水蒸气整体上大幅度增加，但在空间上决不是均匀的。图6显示了1988-2017年期间的水汽变化趋势。
图6。1988-2017年水柱水汽变化趋势图。
虽然备受世界展示润燥不同程度地存在于赤道两侧的热带太平洋中部非常可观干燥的地区。在水蒸汽的趋势，或正或负，导致这种图案几乎所有统计学显著相比，在水蒸汽的趋势的估计误差。
在热带深处，水蒸气的变化与大气温度的变化有很强的相关性。图7显示了来自不同卫星温度数据集的水汽和温度异常的时间序列。这些数据是在北纬20度到20度的纬度带海洋上取的平均值。
图7。全球各大洋从20 - 20N的平均总柱蒸汽异常和温度异常时间序列。顶部面板显示时间序列。中间的面板显示了运行趋势，从1988年1月开始，到x轴上的那个时间结束。底部的面板显示了蒸汽趋势与TLT趋势的比率。气候模型显示，这一比率应为6.2%/K。卫星数据集的所有组合显示出更大的比例，这表明要么测量结果显示湿度过大，要么气候变暖过小。万博吧manbet客户端2.0RSS TLT数据集的最新版本最接近预期。这是Mears and Wentz(2017)的图13。
在测量和CMIP-3模型输出中，这种相关性被详细讨manbet客户端2.0万博吧论米尔斯等人，2007年和重新审视米尔斯和温茨(2017)。

参考

米尔斯，C.A。和F. J.华斯，（印刷中）使用用于昼夜影响的优化调整的卫星衍生的低对流层大气温度数据集，J.气候。

桑特，本杰明D.，法伊夫，约翰C.，帕洛塔，朱丽安娜，Flato，格雷戈里米，米尔，杰拉尔德A.，英格兰，马修H.，霍金斯，埃德，曼，迈克尔·E，画家，杰弗里F.，Bonfils酒店，席琳，茨维亚诺维奇，王菀之，米尔斯，卡尔，华斯，弗兰克J.，宝Chedley，泉，富，强，邹成志（2017年），模型和卫星对流层变暖率差异的原因，《自然地理ci》，先进在线出版物，doi: 10.1038/ngeo2973。

Santer, B. D., J. F. Painter, C. A. Mears, C. Doutriaux, P. Caldwell, J. M. Arblaster, P. J. Cameron-Smith, N. P. Gillett, P. J. Gleckler, J. Lanzante, J. Perlwitz, S. Solomon, P. A. Stott, K. E. Taylor, L. Terray, P. W. Thorne, M. F. Wehner, F. J. Wentz, T. M. L. Wigley, L. J. Wilcox and C. Z. Zou, (2012)确定人类活动对大气温度的影响的国家科学院，110（1），26-33，DOI论文集：10.1073 / pnas.1210514109。

Santer, B. D., C. A. Mears, C. Doutriaux, P. M. Caldwell, P. J. Gleckler, T. M. L. Wigley, S. Solomon, N. Gillett, D. P. Ivanova, T. R. Karl, J. R. Lanzante, G. A. Meehl, P. A. Stott, K. E. Taylor, P. W. Thorne, M. F. Wehner and F. J. Wentz, (2011)分离信号和噪声在大气温度的变化：时间标度的重要性，J。地球物理。水库，116，D22105，DOI：10.1029 / 2011JD016263。

Santer, B. D., K. E. Taylor, P. J. Gleckler, C. Bonfils, T. P. Barnett, D. W. Pierce, T. M. L. Wigley, C. A. Mears, F. J. Wentz, W. Bruggemann, N. Gillett, S. A. Klein, S. Solomon, P. A. Stott and M. F. Wehner, (2009)在气候变化检测和归因研究纳入模型质量信息Proc,国家的。学会科学。美国，106(35)，14778-14783,doi:10.1073/pnas.0901736106。

Santer, B. D., P. W. Thorne, L. Haimberger, K. E. Taylor, T. M. L. Wigley, J. R. Lanzante, S. Solomon, M. Free, P. J. Gleckler, P. D. Jones, T. R. Karl, S. A. Klein, C. A. Mears, D. Nychka, G. A. Schmidt, S. C. Sherwood and F. J. Wentz, (2008)在热带对流层中模拟和观测到的温度趋势的一致性胡志明，《国际气候学杂志》，28(13)，1703-1722。

米尔斯，c.a .， f.j.温茨，P.索恩和D.伯尼(2011)，在从MSU和AMSU使用蒙特卡洛估计技术大气温度变化的估计的不确定性评定，地球物理研究杂志，116。万博网址是什么

米尔斯，C. A.，B. D.桑特，F. J.华斯，K. E. Taylor和M. F.韦纳，（2007）温度和降水量的变化在热带海洋的关系，地球物理。RES。快报，34，L24709，DOI：10.1029 / 2007GL031936。

桑特，b.d.， c.a.米尔斯，f.j.温茨，k.e.泰勒，p.j.格莱克勒，t.m.l.威格利，t.p.巴尼特，j.s.博伊尔，w.b.布鲁格曼，n.p.吉列特，s.c.克莱恩，d.w.皮尔斯，p.a.斯托特和m.f.韦纳，(2007)大气中的水分含量人为变化的鉴定Proc,国家的。学会科学。U. S. A.，104，15248-15253。