Hvad Er Chancen? Temperatur Records Hold Falling (Op-Ed)

{h1}

Planeten oplever en række hotteste år på rekord - hvad er oddsene, at de varmeste år i mere end et århundrede alle forekommer nu? Klimaforsker michael mann knuser tallene.

Michael Mann er en fremtrædende professor i meteorologi ved Pennsylvania State University og forfatter af "Hockey Stick og Climate Wars: Forsendelser fra Frontlinjen"(Columbia, 2013) og den nyligt opdaterede og udvidede"Dire forudsigelser: Forståelse af klimaændringer"(DK, 2015). Mann har bidraget med denne artikel til WordsSideKick.com's Ekspert stemmer: Op-Ed & Insights.

Med de officielle numre nu i 2015 er den betydelige margen den nye rekordindehaver, det varmeste år i indspillet historie for både kloden og den nordlige halvkugle. Titlen var desværre kortvarig for tidligere rekordindehaver 2014. Og 2016 kunne være endnu varmere, hvis den nuværende globale varme fortsætter gennem året.

Man kan måske undre sig: Hvor sandsynligt er det at se sådanne streger af rekord-temperaturer, hvis ikke for menneskets forårsaget opvarmning af planeten?

Spiller oddsene?

For et år siden stillede flere medieorganisationer netop dette spørgsmål til forskellige klimaeksperter i kølvandet på de hidtidige rekord 2014-temperaturer. Specielt spurgte de om det faktum, at ni af de 10 varmeste og 13 af de 15 varmeste år er indtruffet siden 2000. De forskellige pressekonti rapporterede, at odds spænder overalt fra en på 27 millioner til en på 650 millioner, at det observerede løb af global temperatur optegnelser kan være resultatet af en chance alene, dvs. uden hjælp fra menneskeskabt global opvarmning.

Mine kolleger og jeg mistanke om, at oddsene citerede var alt for slanke. Problemet er, at beregningerne har behandlet hvert år som om det var statistisk uafhængigt af de nærliggende år (dvs. at hvert år er ukorreleret med året før det eller efter det), men det er bare ikke sandt. Temperaturerne varierer ikke uretmæssigt fra et år til det næste. Naturlige variationer i temperatur voks og aftages over en periode på flere år. Faktorerne for et års temperatur påvirker også det næste.

For eksempel har verden for nylig set et par meget varme år i træk på grund af dels El Niño-ish forhold, som har været ved siden af ​​slutningen af ​​2013, og det er sandsynligt, at den nuværende El Niño-begivenhed vil øge 2016 temperaturer som godt. Det er et eksempel på en internt genereret naturlig variation; det sker bare alene, da vejrvariationer fra en dag til den næste ikke kræver nogen ekstern driver. De sker bare på egen hånd.

Der er også naturlige temperaturvariationer, der er forårsaget eksternt, eller "tvunget", f.eks. den flerårige kølepåvirkning af store eksplosive vulkanske udbrud (tænk på Pinatubo-udbruddet i 1991 eller de små, men målbare ændringer i solproduktionen, der forekommer i tidsrammer på et årti eller længere).

Hver af disse naturlige kilder til temperaturvariationer hjælper med at sikre, at temperaturerne korrelerer fra et år til det næste, og hver ville være til stede selv i mangel af global opvarmning. Disse sammenhænge mellem de nærliggende år er afgørende for pålidelig klima statistik.

En mindre datapool

Statistikker kan hjælpe med at løse dette problem. Statistikere refererer til problemet, der skyldes sammenhængen mellem nabostatapunkter som "seriel korrelation" eller "autokorrelation" defineret som sammenhængen mellem en række dataværdier og en kopi af den serie, der skiftes med en, to, tre eller flere. Hvis disse sammenhænge forbliver høje, selv for store skift, så er der mere seriel korrelation.

Seriel korrelation i klimadata krymper den effektive størrelse af temperaturdatasættet - det er betydeligt mindre, end man ville anslå baseret udelukkende på antallet af tilgængelige år.

Der er 136 års årlige globale temperaturdata fra 1880 til 2015. Men når man regner med de naturlige sammenhænge mellem de nærliggende år, er den faktiske størrelse af prøven et betydeligt mindre antal: ca. 30 uafhængige temperaturværdier ud af i alt 136 år.

Varme og kolde perioder har således tendens til at forekomme i strækninger på ca. fire år. Og kørsler af flere kolde eller varme år er langt mere tilbøjelige til at ske baseret på en chance alene end man ville anslå under den forkerte antagelse, at naturlige temperaturudsving er uafhængige af hinanden fra et år til det næste.

Bedre model, klarere resultater

Man kan tage højde for sådanne virkninger ved at anvende en mere sofistikeret statistisk model, som trofast gengiver karakteristikaene ved naturlig klimaændring. Mine medforfattere og jeg brugte en sådan tilgang til mere nøje at bestemme, hvordan usædvanlige de seneste kørsler af optagelsestemperaturer faktisk er. Vi har nu rapporteret vores resultater i en artikel, der netop er offentliggjort i Nature journal Scientific Reports. Da undersøgelsen er kommet ud kort efter nytårsdagen, kan vi opdatere resultaterne fra undersøgelsen for at inkludere de nye, rekordindstillede 2015 temperaturdata.

Vores tilgang kombinerer information fra de nyeste klimamodelsimuleringer, der anvendes i den seneste rapport fra Det Mellemstatslige Panel om Klimaændringer (IPCC) med historiske observationer af gennemsnitlige temperaturer for kloden og den nordlige halvkugle. Gennemsnit over de forskellige modelsimuleringer giver et skøn over den "tvungne" komponent i temperaturændring, som er komponenten drevet af faktorer, der er eksterne, naturlige (dvs. vulkanske og sol) og menneskeskabte (emission af drivhusgasser og forurenende stoffer).

Historiske nordlige halvkugle gennemsnitstemperaturer (sort solid linje), sammen med estimeret

Historiske nordlige halvkugle gennemsnitstemperaturer (sort solid linje), sammen med estimeret "tvungen" komponent af temperaturændring (blå punkteret linje). Fokus på den nordlige halvkugle temperatur rekord er, fordi denne region er betydeligt bedre samplet, især i tidligere år end den globale gennemsnitstemperatur. Forskellen mellem de to kurver giver et estimat af den "interne" variabilitet i temperaturen. Den æra af særlig interesse, årene efter år 2000, er angivet (lodret streget linje), ligesom de rekordår i 1998, 2005, 2010, 2014 og 2015 (cirkler). Temperaturafvigelser er defineret i forhold til det gennemsnitlige gennemsnit på 1880 til 2015.

Vi fokuserede på den nordlige halvkugle temperatur rekord, fordi det er betydeligt bedre samplet, især i tidligere år end den globale gennemsnitstemperatur. Når den faktiske nordlige halvkugles dataserie sammenlignes med den modelberegnede "tvungen" komponent af temperaturændring alene (se figur 1), giver forskellen mellem de to serier et skøn over den rent uforstyrrede, interne komponent af klimaændringer. (Det er for eksempel den komponent, der er forbundet med interne udsving i temperaturen, såsom dem, der er knyttet til El Niño.) Det er den komponent, der kan betragtes som tilfældig, og som vi repræsenterer ved hjælp af en statistisk model.

Ved hjælp af vores model genererede vi en million alternative versioner af den oprindelige serie, kaldet "surrogater". Hver havde de samme grundlæggende statistiske egenskaber som den oprindelige serie, men varierede i de historiske detaljer, såsom størrelsen og rækkefølgen af ​​individuelle årlige temperaturværdier. Tilføjelse af den tvungne komponent af naturlig temperaturændring (på grund af vulkanske og solbelastninger) til hver af disse surrogater giver et ensemble af en million surrogater for den samlede naturlige komponent af temperaturvariation.

Disse surrogater repræsenterer alternative jordhistorier, hvor der ikke var nogen menneskelig indflydelse på klimaet. I disse surrogater er de grundlæggende naturlige egenskaber i klimaet det samme, men den tilfældige interne komponent i klimaændringer sker simpelthen for at have fulgt en anden vej. Ved at producere nok af disse alternative historier kan vi afgøre, hvor ofte forskellige fænomener sandsynligvis vil være sket ved en tilfældighed alene.

Disse surrogater afslører meget, når de sammenlignes (figur 2) med den estimerede naturlige bestanddel af temperaturen og den fulde temperaturregistrering. Tabulerende resultater fra surrogaterne, vi er i stand til at diagnosticere, hvor ofte et givet løb af rekordtemperaturer sandsynligvis vil opstå naturligt. Vores netop offentliggjorte undersøgelse, der blev gennemført inden 2015, analyserede de tilgængelige data gennem 2014, hvor sandsynligheden for, at 9 af de varmeste 10 og 13 af de varmeste 15 år hver har fundet sted siden 2000, vurderes sandsynligt.

Historiske nordlige halvkugle gennemsnitstemperaturer (sort solid linje) sammen med den estimerede naturlige komponent alene (sort streget linje) og fem af surrogaterne (farvede kurver) for den naturlige komponent. Temperaturafvigelser er defineret i forhold til det gennemsnitlige gennemsnit på 1880 til 2015.

Historiske nordlige halvkugle gennemsnitstemperaturer (sort solid linje) sammen med den estimerede naturlige komponent alene (sort streget linje) og fem af surrogaterne (farvede kurver) for den naturlige komponent. Temperaturafvigelser er defineret i forhold til det gennemsnitlige gennemsnit på 1880 til 2015.

Selvom de præcise resultater afhænger af forskellige detaljer i analysen, for de mest forsvarlige af antagelser, tyder vores analyse på, at oddsene ikke er større end en på 170.000, at 13 ud af de 15 varmeste år ville have fundet sted siden 2000 for den nordlige halvkugle gennemsnitstemperatur, og en på 10.000 for den globale gennemsnitstemperatur.

Selv når vi varierer disse antagelser, overstiger oddsene aldrig en i henholdsvis 5.000 og en på 1.700. Ændringer i antagelserne omfatter anvendelse af forskellige versioner af observatørstemperaturdatasætene, der afviger med huller i dataene eller ved anvendelse af forskellige algoritmer til randomisering af data til fremstilling af surrogater. Selv om det ikke er så usandsynligt, som tidligere presserapporter kunne have antydet, er de observerede kørsler af rekordtemperaturer dog yderst usandsynligt, at de har fundet sted i mangel af global opvarmning.

Opdatering af analysen for at inkludere 2015, finder vi, at rekordtemperaturen kører er endnu mindre tilbøjelige til at være opstået fra naturlig variabilitet. På den nordlige halvkugle er oddsene ikke større end en ud af 300.000, at 14 af de 16 varmeste år i løbet af 136-årsperioden ville have fundet sted siden 2000.

Oddsene for back-to-back-optegnelser (noget vi ikke har set i flere årtier) som set i 2014 og 2015, er omkring en på 1.500.

Vi kan også bruge surrogaterne til at vurdere sandsynligheden for individuelle årlige temperaturregistre, som for 1998, 2005, 2010, 2014 og nu 2015, hvor temperaturen ikke kun var varmere end i de foregående år, men faktisk nåede en bestemt tærskel for varme. Dette er endnu mindre sandsynligt, at der ikke sker global opvarmning: Naturtemperaturserien, som estimeret i vores analyse (se figur 2), overstiger næsten aldrig en maksimal værdi på 0,4 grader (0,7 grader Fahrenheit) i forhold til den lange medens det varmeste faktiske år 2015 overstiger 1 grad C (1,8 grader F). For ingen af ​​de rekordindstillede år - 1998, 2005, 2010, 2014 eller 2015 - overstiger oddsene en i en million, for temperaturer har nået de niveauer, de kun skyldtes tilfældigt, for enten den nordlige halvkugle eller den globale middeltemperatur.

Historisk nordlige halvkugle gennemsnitlige temperaturer (sort solid linje) sammen med fem forskellige surrogater (farvede faste kurver) til den nordlige halvkugle serie. Temperaturafvigelser er defineret i forhold til det gennemsnitlige gennemsnit på 1880 til 2015.

Historisk nordlige halvkugle gennemsnitlige temperaturer (sort solid linje) sammen med fem forskellige surrogater (farvede faste kurver) til den nordlige halvkugle serie. Temperaturafvigelser er defineret i forhold til det gennemsnitlige gennemsnit på 1880 til 2015.

Endelig kan vi ved at tilføje den menneskeskabte komponent til surrogaterne vurdere sandsynligheden for de forskellige temperaturregistre og varme streger, når de regner med virkningerne af den globale opvarmning (se figur 3).

Ved hjælp af data gennem 2014 vurderer vi en 76 procent sandsynlighed for, at 13 af de varmeste 15 år vil forekomme siden 2000 for den nordlige halvkugle. Opdatering af analysen til at omfatte 2015 finder vi, at der er en 76 procent sandsynlighed for, at 14 af de 16 år vil forekomme siden 2000. Sandsynligheden for back-to-back-optegnelser i løbet af de to seneste år, 2014 og 2015 er lidt over 8 procent, stadig lidt af et fluke, men næppe ud af spørgsmålet.

Hvad angår de enkelte rekordår, finder vi, at regnskabet for 1998, 2005, 2010, 2014 og 2015 havde sandsynligheder for henholdsvis 7 procent, 18 procent, 23 procent, 40 procent og 7 procent. Så mens 2014-temperaturregnskabet havde næsten lige odds for at forekomme, havde rekordåret 2015 relativt lange odds.

Der er god grund til det. Temperaturen i 2015 slog ikke bare den forrige rekord, men slog den i næsten 0,2 grader C (0,4 grader F) varmere end 2014. Varme fra 2015 blev forstærket af en usædvanlig stor El Niño-begivenhed, faktisk ved nogle foranstaltninger, den største på rekord. En lignende historie rummer for 1998, som før 2015 var selv den største El Niño på rekord. Denne El Niño øgede ligeledes 1998's varme, som slog den forrige rekord (1995) igen med et kæmpe 0,2 C. Det kan måske lyde lille, men i betragtning af at de tidligere adskillige plader har involveret forskelle på nogle få hundrede af en grad C-vindende ved en næse - 0,2 C vinder med afstand. Hvert af de to monster El Niño begivenheder var i statistisk forstand noget af en fluke. Og hver af dem gav væsentligt større storvarme, end man kun havde forventet af global opvarmning alene. [Watch Earth Get Hotter - 135 års temperaturændringer visualiseret]

Denne analyse forsømmer imidlertid en spændende mulighed. Kan det være, at menneskeskabte klimaændringer faktisk øger størrelsen af ​​El Niño-arrangementerne selv, hvilket fører til flere monsterhændelser som dem i 1998 og 2015? Dette forslag finder faktisk en vis støtte i den nylige peer-reviewed litteratur, herunder en 2014-undersøgelse i tidsskriftet Nature Climate Change. Hvis hypotesen viser sig at være sandt, så har rekordvarmen fra 1998 og 2015 måske ikke været flukes trods alt.

Enkelt sagt, finder vi, at de forskellige rekordtemperaturer og kørsler af usædvanligt varme år siden 2000 er meget usandsynlige for at være sket i mangel af menneskeskabte klimaændringer, men med rimelighed sandsynligvis at være sket, når vi tager højde for klimaændringerne. Vi kan i denne forstand tildele rekordvarmen til menneskeskabte klimaændringer på et højt niveau af tillid.

Hvad med talepunktet, høres det ofte, at "global opvarmning er stoppet"? Vil posten den seneste varme sætte en stopper for kravet? Var der nogen sandhed til kravet i første omgang? Der var faktisk en midlertidig afmatning i overfladeopvarmning i perioden 2000-2012, og der er en interessant og værdig løbende debat inden for klimaforskningsområdet om præcis, hvilken rolle både eksterne og interne faktorer kunne have spillet i den afmatning. Det er imidlertid klart, at på trods af dekonjunktursvingninger i takt fortsætter klimasystemets langsigtede opvarmning uformindsket. Den seneste rekordvarme understreger simpelthen denne kendsgerning

Så næste gang du hører nogen, stiller spørgsmålstegn ved virkeligheden af ​​menneskeskabte klimaændringer, kan du forklare dem, at sandsynligheden for at være vidne til den nylige rekordvarme i mangel af menneskeskabte klimaændringer er et sted mellem en til tusind og en ud af en million. Du kan måske spørge dem: Vil du virkelig gamble væk planetens fremtid med disse slags odds?

Følg alle spørgsmålene og debatterne fra Expert Voices - og blive en del af diskussionen - på Facebook, Twitter og Google+. Synspunkterne er de af forfatteren og afspejler ikke nødvendigvis udgiverens synspunkter. Denne version af artiklen blev oprindeligt udgivet på WordsSideKick.com.


Video Supplement: Britney Spears -...Baby One More Time.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com