科学家对2024年前所未有的高温感到困惑

美国宇航局地球观测站地图和图表，作者 Michala Garrison，根据美国宇航局戈达德太空研究所的数据绘制。 气候螺旋可视化由美国宇航局戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室的 Mark SubbaRao 绘制。

从2024年6月到8月，全球气温屡创新高，超过了2023年同期。 根据美国宇航局戈达德太空研究所（GISS）的数据，这种极端高温并不局限于夏季；从 2023 年 6 月开始到 2024 年 8 月，全球气温连续 15 个月创下新纪录。

虽然这一持续时间较长的热浪与更广泛的气候变暖趋势相一致，但其强度令气候科学家们感到震惊。 GISS 主任加文-施密特（Gavin Schmidt）在《自然》上发表的一篇评论中将 2023 年末的意外气温飙升描述为"令人惭愧"和"令人困惑"。

本页上的图表显示了2023年和2024年的全球气温与根据美国国家航空航天局的气温记录得出的预期相差多少。 大约一年后，施密特和其他气候学家仍在试图了解其中的原因。

施密特说："2023 年的升温幅度超过了其他任何年份，2024 年也将如此。我希望我知道原因，但我不知道。 我们仍在评估发生了什么，以及我们是否看到气候系统的运行方式发生了转变。"

预测气候变异

特定年份的地球空气和海洋温度通常反映了长期趋势（如与气候变化相关的趋势）和短期影响（如火山活动、太阳活动和海洋状态）的综合结果。

2022 年末，施密特像 2016 年以来每年所做的那样，使用统计模型预测来年的全球气温。 拉尼娜现象使热带太平洋的海面温度降低，它在 2023 年上半年出现，本应使全球气温下降。 施密特计算出，2023 年全球平均气温将比基线高出约 1.22 摄氏度，跻身最热年份的前三、四位，但不会是破纪录的一年。 英国气象局、伯克利地球和碳简报的科学家使用各种方法做出了类似的评估。

2023 年 1 月至 2024 年 8 月全球气温异常预期图

该图显示了施密特对 2023 年 1 月至 2024 年 8 月期间每月气温与 NASA 1951-1980 年基线（也称为异常）之间差异的预期。NOAA的热带太平洋海面温度测量数据计算出的全球平均气温，并考虑到这些温度影响全球平均气温的三个月延迟。 阴影区域显示了变化范围（正负两个标准差）。

加州大学伯克利分校的气候科学家Zeke Hausfather说："更复杂的全球气候模型有助于预测长期变暖，但像这样的统计模型可以帮助我们预测逐年变率，而这种变率通常由厄尔尼诺和拉尼娜事件主导。 Hausfather 帮助制作了伯克利地球全球温度记录，并根据这些数据对全球温度变化进行年度预测。"

超越预期

施密特的统计模型自 2016 年以来每年都能成功预测全球平均气温，但它低估了 2023 年的异常高温，豪斯费尔德和其他气候学家使用的方法也是如此。 施密特预计全球气温异常将在 2024 年 2 月或 3 月达到峰值，作为对厄尔尼诺现象造成的额外变暖的滞后反应。 然而，在厄尔尼诺现象达到峰值之前，异常高温就已经出现了。 热量的强度出乎意料--首先是在北大西洋，然后几乎遍及所有地方。

施密特说："9月份，记录被打破了0.5摄氏度，绝对令人吃惊，这在GISS的记录中从未发生过。"

NASA 2023 年 1 月至 2024 年 8 月全球气温异常图

上图显示了 2023 年 1 月至 2024 年 8 月期间计算的全球气温与 NASA 基线（1951-1980 年）的差异。 红色虚线表示的是 2016 年和 2020 年创下的各月气温异常记录。 从 2023 年 6 月开始，气温每月都比之前的记录高出 0.3 至 0.5°C。 虽然 2024 年的气温异常更接近于过去的异常值，但直到 2024 年 8 月，气温仍在不断刷新记录。 2024 年 9 月的全球平均气温比 NASA 的基准值高出 1.26°C，低于 2023 年 9 月，但仍比 2023 年之前任何一个 9 月的记录高出 0.3°C。

为了计算地球的全球平均气温变化，NASA 的科学家们分析了来自陆地上数万个气象站的数据，以及船舶和海洋表面浮标上的数千台仪器的数据。 GISS 团队在分析这些信息时使用了一些方法，这些方法考虑到了全球各地气温站的不同间距，以及可能使计算结果出现偏差的城市供暖效应。

探索不可预见的因素

自 2024 年 5 月以来，施密特一直在整理关于导致意外变暖的可能因素的研究报告，其中包括温室气体排放、太阳辐射、被称为气溶胶的空气传播颗粒和云层的变化，以及 2022 年洪加汤加-洪加哈帕火山爆发的影响。 然而，这些因素都不能为施密特和其他科学家认为的 2023 年异常高温提供令人信服的解释。

大气中的温室气体水平持续上升，但施密特估计，2022年以来的额外负荷仅导致额外升温约0.02°C。 太阳的活动在2023年接近峰值，但其大约11年的周期是经过充分测量的，也不足以解释温度的飙升。

1982 年的厄尔尼诺奇雄火山爆发和 1991 年的皮纳图博火山爆发等重大火山爆发，都曾通过向平流层喷发气溶胶而造成短暂的全球降温。 而2024年发表的研究表明，汤加的火山爆发在2022年和2023年产生了净冷却效应。"施密特说："如果是这样的话，系统中需要解释的变暖现象就更多了。

另一个可能的因素是空气污染的减少。 美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心大气研究科学家袁天乐领导的研究小组发现，自 2020 年以来，航运造成的气溶胶污染显著下降。 这一下降与国际上对航运燃料硫含量的新规定以及冠状病毒大流行导致的航运零星下降相吻合。

硫气溶胶排放会促进形成明亮的云层，将射入的阳光反射回太空，产生净冷却效应。 减少这种污染则会产生相反的效果：云的形成可能性降低，从而使气候变暖。 尽管包括袁隆平在内的科学家们普遍认为，硫排放量的减少很可能导致2023年净变暖，但科学界仍在争论这一影响的确切大小。

施密特说："所有这些因素或许可以解释十分之一度的变暖。即使考虑了所有合理的解释，2023 年预期年平均气温与观测到的年平均气温之间的差异仍接近 0.2°C--大致相当于之前和当前年记录之间的差距。"

面对新现实

豪斯费尔德和施密特都表示担心，这些意料之外的温度变化可能预示着气候系统的功能发生了变化。 施密特说，这也可能是气候多变性和系统变化的某种结合。"不一定非此即彼。"

气候系统中最大的不确定因素之一是气溶胶如何影响云的形成，而云的形成又会影响反射回太空的辐射量。 然而，对于试图拼凑 2023 年发生的事情的科学家来说，一个挑战是缺乏最新的全球气溶胶排放数据。施密特说："气溶胶排放的可靠评估依赖于主要由志愿者驱动的工作网络，要获得2023年的全部数据可能还需要一年或更长时间。"

NASA的PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）卫星将于2024年2月发射，它将有助于揭示这些不确定性。 该卫星将帮助科学家对大气中各种气溶胶粒子的成分进行全球评估。 PACE数据还可以帮助科学家了解云的特性以及气溶胶如何影响云的形成，这对于创建精确的气候模型至关重要。

施密特和豪斯费尔德邀请科学家们在他们于2024年12月9-13日在华盛顿特区召开的美国地球物理联盟秋季会议上讨论与2023年热量贡献者有关的研究会议。

编译自/ScitechDaily