Instrumentální teplotní záznam - Instrumental temperature record

Korelace instrumentálních teplotních datových souborů z různých zdrojů, některé datované do roku 1850.
Animace NASA zobrazuje globální změny povrchové teploty od roku 1880. Modré barvy označují chladnější teploty a červené označují vyšší teploty.

Záznam instrumentální teploty zajišťuje teplotu zemského klimatického systému od historického sítě in situ měření povrchových teplot vzduchu a oceánů povrchových teplot.

Data jsou shromažďována na tisících meteorologických stanic, bójí a lodí po celém světě. Nejdelší teplotní rekord je teplotní řada střední Anglie , která začíná v roce 1659. Nejdelší kvazi-globální rekord začíná v roce 1850.

Záznam ukazuje rostoucí trend teplot ( globální oteplování ) způsobený lidskými emisemi skleníkových plynů .

V posledních desetiletích umožňuje rozsáhlejší odběr teplot oceánů v různých hloubkách odhady obsahu tepla v oceánech , ale tyto vzorky nejsou součástí datových souborů o globální povrchové teplotě .

Totální oteplování a trendy

Globální průměrná a kombinovaná povrchová teplota pevniny a oceánu ukazuje oteplení o 0,85 [0,65 až 1,06] ° C v období 1880 až 2012 na základě několika nezávisle vytvořených datových sad. To dává trend 0,064 ± 0,015 ° C za dekádu za toto období. Tento trend je rychlejší u pevniny než u oceánu, rychlejší u arktických oblastí a rychlejší od 70. let minulého století než delší období.

Oteplení v instrumentálním teplotním záznamu

Většina pozorovaného oteplení nastala ve dvou obdobích: kolem 1900 až kolem 1940 a kolem roku 1970; chlazení/plošina v letech 1940 až 1970 byla většinou přičítána síranovému aerosolu . Některé teplotní výkyvy v tomto časovém období mohou být také způsobeny cirkulací oceánů.

Přisuzování změny teploty přírodním nebo antropogenním (tj. Vyvolávaným lidmi ) faktorům je důležitou otázkou: viz globální oteplování a přičítání nedávných klimatických změn .

Teploty vzduchu na pevnině rostou rychleji než teploty povrchu moře. V letech 1979 až 2012 byl trend pro pevninu asi 0,254 ± 0,050 ° C za desetiletí na CruTemp4 nebo 0,273 ± 0,047 na GHCN, zatímco trend povrchových teplot moře je asi 0,072 ± 0,024 ° C za desetiletí za HadISST až 0,124 ± 0,030 ° C za desetiletí za HadSST3.

Podle AR5 byl v letech 1979 až 2012 trend lineárního oteplování kombinovaných teplot na souši a na moři 0,155 ° C (0,122 až 0,188 ° C) za desetiletí.

Čtvrtá hodnotící zpráva IPCC zjistila, že instrumentální teplotní záznam za minulé století zahrnoval efekty městského tepelného ostrova, ale že byly primárně lokální, což mělo zanedbatelný vliv na globální teplotní trendy (méně než 0,006 ° C za desetiletí nad pevninou a nula nad oceány ).

Nejistotám v teplotním záznamu, např. Efektu městského tepelného ostrova , se budeme věnovat dále v další části .

Nejteplejší období

Nejteplejší roky

V posledních desetiletích nové záznamy o vysokých teplotách podstatně předstihly nové záznamy o nízkých teplotách na rostoucí části zemského povrchu.

V lednu 2017 označilo několik vědeckých agentur po celém světě, včetně NASA a NOAA ve Spojených státech a Met Office ve Spojeném království, rok 2016 za nejteplejší zaznamenaný rok. To znamenalo, že třetí rok po sobě dosáhl nové rekordní teploty, poprvé od začátku současného trendu oteplování v 70. letech minulého století byly tři roky v řadě rekordní. Rekord roku 2016 znamenal, že od roku 2000 došlo k 16 ze 17 nejteplejších let, přičemž rok 2017 byl třetím nejteplejším zaznamenaným rokem, což znamená, že od roku 2000 došlo k 17 z posledních 18 nejteplejších let.

Přestože rekordní roky mohou přitáhnout značný zájem veřejnosti, jednotlivé roky jsou méně významné než celkový trend. Někteří klimatologové kritizovali pozornost, kterou populární tisk věnuje statistikám „nejteplejšího roku“; Gavin Schmidt například uvedl, že „dlouhodobé trendy nebo očekávaná posloupnost záznamů jsou mnohem důležitější než to, zda je jakýkoli jednotlivý rok rekordní či nikoli“. Ze záznamů z let 2015 a 2016 Schmidt uvedl, že událost El Niño v letech 2014–16 byla „faktorem ... ale roky 2015 i 2016 by byly záznamy i bez ní“; přičítal asi 90% oteplování v roce 2016 antropogenní změně klimatu . V souladu se Schmidtovým komentářem oznámení NASA / NOAA uvedlo, že „globálně zprůměrované teploty v roce 2016 byly o 1,78 stupně Fahrenheita (0,99 stupně Celsia) teplejší než průměr v polovině 20. století“ a že podle odhadů bude mít vliv oteplování El Niňo „ zvýšil roční anomálii globální teploty pro rok 2016 o 0,2 stupně Fahrenheita (0,12 stupně Celsia). “ Připomínky vědců v oblasti klimatu uvedené v The Washington Post ukázaly silnou shodu v připisování oteplování primárně antropogenním změnám klimatu, s určitým přínosem oteplování El Niño, i když se názory na význam jednotlivých záznamů lišily. Deke Arndt vede monitorovací skupinu v národních centrech NOAA pro informace o životním prostředí a nabídl analogii ve zprávě o NPR : „Dlouhodobé oteplování je hodně jako jízda na eskalátoru v průběhu času. Čím déle jste na eskalátoru, tím výš, jdeš. A fenomén El Niño je jako skákat nahoru a dolů, když jste na eskalátoru. “ Arndt také uvedl, že „dlouhodobé oteplování je poháněno téměř výhradně skleníkovými plyny“. Peter Stott , úřadující ředitel Met Office, zaznamenal vliv události El Niño na teploty roku 2016, ale také uvedl, že „hlavním přispěvatelem oteplování za posledních 150 let je lidský vliv na klima způsobený nárůstem skleníkových plynů v atmosféře“. Tim Osborn , ředitel výzkumu na University of East Anglia ‚s Climatic Research Unit , dohodli o tom, že„[m] ultiple linií nezávislé důkazy potvrzují, že se planeta otepluje za posledních 150 let: teplejší oceány teplejší půdy, teplejší nižší atmosféra a tající led. Tento dlouhodobý trend je hlavní příčinou rekordního tepla v letech 2015 a 2016, překonal všechny předchozí roky-dokonce i ty se silnými událostmi El Niño. “

Na základě datové sady NOAA (všimněte si, že jiné soubory dat vytvářejí různá hodnocení), následující tabulka uvádí globální průměrnou teplotní třídu a anomálii globální kombinované pevniny a oceánu za každý z 10 nejteplejších zaznamenaných let.

Top 10 nejteplejších let (NOAA) (1880–2020)
Hodnost Rok Anomálie ° C Anomálie ° F
1 2016 1,00 1,80
2 2020 0,98 1,76
3 2019 0,95 1,71
4 2015 0,93 1,67
5 2017 0,91 1,64
6 2018 0,83 1,49
7 2014 0,74 1,33
8 2010 0,72 1.30
9 2013 0,68 1.22
10 2005 0,67 1.21

Přestože teplotní rekord NCDC začíná v roce 1880, rekonstrukce dřívějších teplot na základě klimatických zástupců naznačují, že tyto roky mohou být nejteplejší po několik století až tisíciletí nebo déle.

Nejteplejší desetiletí

Viz popisek a popis obrázku
Globální změna teploty - dekadické průměry, 1880–2000 s (NOAA).

Bylo zjištěno, že četné cykly ovlivňují roční globální průměrné teploty. Tropický cyklus El Niño – La Niña a pacifická dekadická oscilace jsou z těchto cyklů nejznámější. Zkoumání průměrných globálních teplotních změn po desetiletích odhaluje pokračující změnu klimatu a AR5 uvádí: „Každé z posledních tří desetiletí bylo na povrchu Země od roku 1850 postupně teplejší než kterékoli předchozí desetiletí (viz obrázek SPM.1). Hemisphere, 1983–2012 bylo pravděpodobně nejteplejším 30letým obdobím za posledních 1400 let (střední spolehlivost) “.

Následující graf je z údajů NASA o kombinovaných anomáliích teploty vzduchu na pevnině a na povrchu mořské vody .

Let Teplotní anomálie, ° C  ( ° F ) od 1951–1980 průměr Změna oproti předchozímu desetiletí, ° C  ( ° F )
1880–1889 -0,274 ° C (-0,493 ° F) N/A
1890–1899 −0,254 ° C (−0,457 ° F) +0,020 ° C (0,036 ° F)
1900–1909 −0,259 ° C (−0,466 ° F) −0,005 ° C (−0,009 ° F)
1910–1919 -0,276 ° C (-0,497 ° F) −0,017 ° C (−0,031 ° F)
1920–1929 −0,175 ° C (−0,315 ° F) +0,111 ° C (0,182 ° F)
1930–1939 -0,043 ° C (-0,077 ° F) +0,132 ° C (0,238 ° F)
1940–1949 0,035 ° C (0,063 ° F) +0,078 ° C (0,140 ° F)
1950–1959 −0,02 ° C (−0,036 ° F) -0,055 ° C (-0,099 ° F)
1960–1969 −0,014 ° C (−0,025 ° F) +0,006 ° C (0,011 ° F)
1970–1979 −0,001 ° C (−0,002 ° F) +0,013 ° C (0,023 ° F)
1980–1989 0,176 ° C (0,317 ° F) +0,177 ° C (0,319 ° F)
1990–1999 0,313 ° C (0,563 ° F) +0,137 ° C (0,247 ° F)
2000–2009 0,513 ° C (0,923 ° F) +0,200 ° C (0,360 ° F)
2010–2019 0,753 ° C (1,355 ° F) +0,240 ° C (0,432 ° F)
2020–2029 (neúplné) 0,98 ° C (1,76 ° F) +0,23 ° C (0,41 ° F)

Vlivy na globální teplotu

Barevné pruhy udávají vztah různých intenzit let El Niño (červené, regionální oteplování) a La Niña (modré, regionální ochlazování) ke změnám globální průměrné povrchové teploty .

Skleníkové plyny zachycují odcházející záření, které ohřívá atmosféru, což zase ohřívá zemi.

El Niño má obecně tendenci zvyšovat globální teploty. La Niña na druhé straně obvykle způsobuje roky, které jsou chladnější než krátkodobý průměr. El Niño je teplá fáze El Niño - jižní oscilace (ENSO) a La Niña studená fáze.

Aerosoly difundují přicházející záření obecně ochlazující planetu. Sopky jsou největším zdrojem, ale existují také antropogenní zdroje. Existuje několik dalších efektů, jako jsou mraky. Některé aerosoly, jako jsou saze, mají oteplovací účinky.

Změny ve využívání půdy, jako je odlesňování, mohou zvýšit skleníkové plyny spalováním biomasy . Albedo lze také změnit.

Příchozí sluneční záření se velmi mírně liší, přičemž hlavní variace je řízena přibližně 11letým cyklem sluneční magnetické aktivity .

Absolutní teploty v. Anomálie

Záznamy globální průměrné povrchové teploty jsou obvykle prezentovány spíše jako anomálie než jako absolutní teploty. Teplotní anomálie se měří proti referenční hodnotě nebo dlouhodobému průměru. Pokud je například referenční hodnota 15 ° C a naměřená teplota je 17 ° C, pak je teplotní anomálie +2 ° C (tj. 17 ° C - 15 ° C).

Teplotní anomálie jsou užitečné pro odvozování průměrných povrchových teplot, protože bývají vysoce korelovány na velké vzdálenosti (řádově 1 000 km). Jinými slovy, anomálie jsou reprezentativní pro změny teploty na velkých plochách a vzdálenostech. Pro srovnání, absolutní teploty se výrazně liší i na krátké vzdálenosti.

Průměrná absolutní teplota povrchu Země za období 1961–1990 byla odvozena z prostorové interpolace průměrných pozorovaných teplot vzduchu v blízkosti povrchu z pevniny, oceánů a oblastí mořského ledu, s nejlepším odhadem 14 ° C (57,2 ° F) . Odhad je nejistý, ale pravděpodobně leží v rozmezí 0,5 ° C od skutečné hodnoty. Vzhledem k rozdílu v nejistotách mezi touto absolutní hodnotou a jakoukoli roční anomálií není platné je sčítat, což znamená přesnou absolutní hodnotu pro konkrétní rok.

Globální rekord z roku 1850

Období, po které existují relativně spolehlivé instrumentální záznamy teploty blízkého povrchu s kvaziglobálním pokrytím, se obecně považuje za období začínající kolem roku 1850. Dřívější záznamy existují, ale s řidším pokrytím a méně standardizovaným přístrojovým vybavením.

Teplotní údaje pro záznam pocházejí z měření z pozemních stanic a lodí. Na souši jsou teplotní senzory uchovávány na obrazovce Stevenson nebo systému maximální minimální teploty (MMTS) . Námořní rekord se skládá z povrchových lodí, které provádějí měření teploty moře ze vstupů nebo lopat motorů. Lze porovnat pozemní a námořní záznamy. Za pozemní a mořské měření a kalibraci přístrojů odpovídají národní meteorologické služby . Standardizace metod je organizována prostřednictvím Světové meteorologické organizace (a dříve prostřednictvím jejího předchůdce, Mezinárodní meteorologické organizace ).

Většina meteorologických pozorování se používá pro předpovědi počasí. Centra jako ECMWF ukazují okamžitou mapu jejich pokrytí ; nebo Hadley Center ukazují pokrytí pro průměr roku 2000 . Pokrytí dříve ve 20. a 19. století by bylo výrazně menší. Zatímco se teplotní změny liší velikostí i směrem od jednoho místa k druhému, čísla z různých míst jsou kombinována, aby poskytla odhad globální průměrné změny.

Důkaznost důkazů

Existuje vědecký konsenzus, že klima se mění a že skleníkové plyny vypouštěné lidskou činností jsou primární hnací silou. Vědecký konsensus odráží například Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC), mezinárodní orgán, který shrnuje stávající vědu, a americký program výzkumu globální změny .

Metody používané k odvození hlavních odhadů globálních trendů povrchové teploty - HadCRUT3, NOAA a NASA/GISS - jsou do značné míry nezávislé.

Další zprávy a hodnocení

Viz popisek
Tento graf ukazuje, jak dochází ke krátkodobým odchylkám v záznamu globální teploty. Graf však stále ukazuje dlouhodobý trend globálního oteplování . Zdroj obrázku: NCADAC.

Americká národní akademie věd , jak ve své zprávě z roku 2002 prezidentovi George W. Bushovi, tak v pozdějších publikacích, silně podpořila důkazy o průměrném nárůstu globální teploty ve 20. století.

Předběžné výsledky posouzení provedeného skupinou Berkeley Earth Surface Temperature Group a zveřejněného v říjnu 2011 zjistily, že za posledních 50 let se povrch země ohřál o 0,911 ° C a jejich výsledky odrážejí výsledky získané z dřívějších studií provedených NOAA, Hadleyovo centrum a GISS NASA . Studie řešila obavy vyvolané „skeptiky“, včetně vlivu městského tepelného ostrova, „špatné“ kvality stanic a „problému zkreslení výběru dat“ a zjistila, že tyto efekty nezpochybňují výsledky získané z těchto dřívějších studií.

Vnitřní proměnlivost klimatu a globální oteplování

Jedním z problémů, které se objevují v médiích, je názor, že globální oteplování „se zastavilo v roce 1998“. Tento pohled ignoruje přítomnost vnitřní variability klimatu. Vnitřní proměnlivost klimatu je výsledkem komplexních interakcí mezi složkami klimatického systému, jako je spojení mezi atmosférou a oceánem . Příkladem variability vnitřního klimatu je El Niño – jižní oscilace (ENSO). El Niño v roce 1998 byl obzvláště silný, možná jeden z nejsilnějších z 20. století.

Například chlazení v letech 2006 až 2008 pravděpodobně řídila La Niña, opak podmínek El Niño. Oblast chladnějších než průměrných teplot povrchu moře, která definuje podmínky La Niña, může tlačit globální teploty dolů, pokud je tento jev dostatečně silný. I když jde o přítomnost vnitřní variability klimatu, poslední roky patří k nejteplejším v historii. Například každý rok 2000s byl teplejší než průměr 1990.

Regionální teplota

Průměrné globální teploty od roku 2010 do roku 2019 ve srovnání se základním průměrem od roku 1951 do roku 1978. Zdroj: NASA
Horní grafika (komplexní): 196 řádků představuje 196 zemí seskupených podle kontinentů. Každý řádek má 118 barevně kódované roční teploty, které ukazují, 1901 - 2018 oteplování vzory v každém regionu a země.
- Spodní grafika (souhrn): globální průměr 1901 - 2018 .
- Vizualizace dat: oteplovací pruhy .
Teploty na pevnině rostly rychleji než teploty oceánů, protože oceán absorbuje asi 92% přebytečného tepla generovaného změnou klimatu. Graf s údaji z NASA ukazuje, jak se teploty vzduchu na pevnině a na povrchu moře změnily oproti předindustriální základní linii.

Teplotní trendy z roku 1901 jsou na většině povrchu světa pozitivní, kromě Atlantského oceánu jižně od Grónska, jihovýchodních Spojených států a částí Bolívie . Oteplování je nejsilnější ve vnitrozemských oblastech v Asii a Severní Americe, stejně jako v jihovýchodní Brazílii a v některých oblastech v jižním Atlantiku a Indickém oceánu.

Od roku 1979 je nárůst teploty na pevnině výrazně silnější, zatímco v některých oceánských oblastech v Tichém oceánu a na jižní polokouli bylo pozorováno ochlazování; prostorový vzorec trendu teploty oceánu v těchto oblastech pravděpodobně souvisí s pacifickou dekadickou oscilací a Southern Annular Mode .

Sezónní teplotní trendy jsou na většině zeměkoule pozitivní, ale slabé ochlazení je pozorováno ve středních zeměpisných šířkách jižního oceánu, ale také nad východní Kanadou na jaře kvůli posílení severoatlantické oscilace . Oteplování je silnější nad severní Evropou, Čínou a Severní Amerikou v zimě, Evropou a vnitrozemím Asie na jaře, Evropou a severní Afrikou v létě a severní Severní Amerikou, Grónskem a východní Asií na podzim.

Vylepšené oteplování nad severní Eurasií je částečně spojeno se severním prstencovým režimem , zatímco na jižní polokouli trend směřující k silnějším západním břehům nad jižním oceánem favorizoval ochlazení na velké části Antarktidy s výjimkou Antarktického poloostrova, kde silné západní oblasti snižují ohniska chladného vzduchu z jih. Antarktického poloostrova se oteplilo o 2,5 ° C (4,5 ° F) v posledních pěti desetiletích v Bellingshausen stanice.

Satelitní teplotní záznamy

Porovnání pozemních (modrých) a satelitních (červených: University of Alabama v Huntsville ; zelená: RSS) záznamů o změnách globální povrchové teploty v letech 1979–2009. Lineární trendy vykreslované od roku 1982.

Nejnovější simulace klimatických modelů poskytují řadu výsledků pro změny průměrné globální teploty. Některé modely ukazují více oteplování v troposféře než na povrchu, zatímco o něco menší počet simulací ukazuje opačné chování. Mezi těmito modelovými výsledky a pozorováními v globálním měřítku neexistuje žádná zásadní nekonzistence.

Satelitní záznamy dříve ukazovaly mnohem menší trendy oteplování troposféry, které byly považovány za nesouhlasné s predikcí modelu; po revizích satelitních záznamů jsou však nyní trendy podobné.

Zpráva IPCC páté Assessment uzavřena „posouzení velkého těla studií srovnávajících různé dlouhodobé Radiosonda a produkty MSU od AR4 brání změnám datový soubor verze a vlastních datových nejistot. Tyto faktory značně omezují schopnost čerpat robustní a konzistentní závěry z takových studií o skutečných dlouhodobých trendech nebo hodnotě různých datových produktů “.

Vyhodnocení

Americký národní program kooperativního pozorovatele národní meteorologické služby stanovil minimální standardy týkající se přístrojového vybavení, umístění a hlášení stanic povrchové teploty. Dostupné pozorovací systémy jsou schopné detekovat meziroční teplotní výkyvy, jako jsou ty způsobené El Niño nebo sopečné erupce.

Tepelného ostrova městský efekt je velmi malé, odhaduje na méně než0,002 ° C oteplování za dekádu od roku 1900.

Brooks zkoumal stránky Historical Climate Network (USHCN) v Indianě v roce 2005 a přidělil 16% lokalit hodnocení „vynikající“, 59% hodnocení „dobré“, 12,5% „spravedlivé“ a 12,5% „špatné“ hodnocení . Studie z roku 2006 analyzovala 366 amerických povrchových stanic; výsledky ukazují relativně málo významných teplotních trendů, které jsou obecně rovnoměrně rozděleny mezi trendy oteplování a chlazení. 95% stanic vykazovalo trend oteplování poté, co došlo ke změnám využití půdy/krajinného pokryvu, a autoři poznamenali, že „to nutně neznamená, že změny jsou příčinným faktorem“. Další studie téhož roku zdokumentovala příklady dobře a špatně umístěných monitorovacích stanic ve Spojených státech, včetně těch v blízkosti budov, silnic a výfuků klimatizace.

Další studie v roce 2006 dospěla k závěru, že stávající empirické techniky pro ověřování místní a regionální konzistence teplotních údajů jsou dostatečné k identifikaci a odstranění zkreslení ze záznamů stanic a že takové opravy umožňují zachování informací o dlouhodobých trendech. Studie z roku 2013 také zjistila, že lze zohlednit městskou zaujatost, a když jsou všechny dostupné údaje o stanicích rozděleny na venkovské a městské, že oba soubory teplot jsou v zásadě konzistentní.

Globální datové sady povrchových a oceánských dat

Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) spravuje databázi Global Historical Climatology Network (GHCN-Monthly) obsahující historické údaje o teplotě, srážkách a tlaku pro tisíce pozemních stanic po celém světě. Také NOAA National Climatic Data Center (NCDC) měření povrchové teploty udržuje globální teplotní rekord od roku 1880.

HadCRUT , spolupráce mezi University of East Anglia ‚s Climatic Research Unit a Hadley Center for Climate Prediction a výzkum

Goddardův institut vesmírných studií NASA udržuje GISTEMP .

Nověji datový soubor Berkeley Earth Surface Temperature. Tyto datové sady jsou často aktualizovány a obecně jsou v těsné shodě.

Mapa pozemních dlouhodobých monitorovacích stanic zařazených do Globální historické klimatologické sítě . Barvy udávají délku teplotního záznamu dostupného na každém místě.

Trendy globálních teplot od ledna 1979 (začátek satelitního teplotního záznamu), měřeno ve stupních Celsia za desetiletí, k 31. říjnu 2019:

Instrumentální záznam:

NOAA: +0,171

GISS (NASA): +0,185

HadCrut (UK Met Office): +0,171

Berkeley (vzduch): +0,188

Berkeley (voda): +0,165

JMA (Japonsko): +0,138


Satelitní záznam:

RSS: +0,206

UAH: +0,130

Viz také

Reference

externí odkazy