2020年将成为有记录以来最热的一年

根据包括NASA在内的不同来源的数据，2020年将是有记录以来最热的一年。

尽管这不是厄尔尼诺极端天气事件，但这一年的情况更加不同寻常。

今年前9个月，主要温室气体如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的浓度达到了创纪录的水平。

在夏季的大部分时间里，北极海冰面积也处于创纪录的低水平。

虽然由于许多原因，今年将是令人难忘的一年，但现在更有可能的是，2020年也将是自19世纪中期有可靠记录以来，地球表面最温暖的一年。

这更加引人注目，因为它将不会有任何重大的厄尔尼诺事件-这是导致之前大多数创纪录的温暖年份的一个因素。

不过，现在还有三个月的时间，仍然存在一些不确定性。热带太平洋中不断增长的拉尼娜现象可能会导致气温下降，最终排名第二-至少在世界各地不同研究小组创造的一些全球温度记录中是这样。

今年前9个月，大气中主要温室气体-二氧化碳、甲烷和一氧化二氮-的浓度达到了创纪录的水平。在夏季的大部分时间里，北极海冰面积处于创纪录的低水平，夏季最低值是2012年之后有记录以来的第二低水平。

虽然气候记录是突显地球变暖的有用基准，但随着时间的推移，温度、海冰和其他气候因素的变化比任何一年创造新纪录都要重要得多。

在过去的50年里，有一个明显的变暖趋势，同时在最近几年的一些数据集中有可能加速的迹象。同样，随着时间的推移，海冰的范围和体积都在明显下降。

2020年的前9个月非常温暖。Carbon Brief分析了报告全球地表温度记录的六个不同研究小组的记录：NASA；NOAA；Met Office Hadley Centre/UEA；Berkeley Earth；Cowtan和Way；以及Copernicus/ECMWF。

下图显示了1970年以来每年的气温异常(相对于1981-2010年平均气温的变化)，以及2020年前9个月的平均值。(注：在撰写本文时，尚未获得Hadley/UEA或Cowtan和Way温度记录的9月份数据。)。

地表温度记录显示，自1970年以来，地表温度上升了约0.9摄氏度，升温速度约为每十年0.18摄氏度。在2020年期间，许多月份都创下了新的温度记录，尽管由于使用的观测不同、对测量技术随时间的变化进行的调整以及填补测量之间差距的方法不同，不同数据集的结果略有不同。

下表显示了各月份的排名，其中“1”表示该月有记录以来的最高气温。最热的月份或并列有记录以来最热的月份用绿色突出显示。

2020年的9个月中有6个月-1月、4月、5月、6月、7月和9月-至少有一个全球地表温度数据集出现了创纪录的温度。一年中的所有月份都出现了至少一个数据集中第二热或最热的月份，而且没有任何数据集的月份低于有记录以来第四最热的月份。

下图显示了2020年到目前为止的气温(红线)与NASA GISTEMP数据集(使用其新版本4)中前几年的温度(灰线)相比的情况。它显示了一年中每个月的温度，从1月份到全年平均温度。

未来几个月，热带太平洋不断增长的拉尼娜事件很可能会适度压低气温，但其主要影响将在2021年感受到，因为全球气温往往比太平洋厄尔尼诺地区的气温落后约三个月。

虽然预测拉尼娜和厄尔尼诺事件的过程具有挑战性，但它确实可能使2021年至少比2020年略有凉爽。

下图显示了不同科学团体制作的一系列ENSO预测模型，每种模型的平均值用粗的红、蓝、绿线表示。高于0.5C的正值反映厄尔尼诺条件，低于-0.5的负值反映拉尼娜条件。

利用今年前九个月的数据，加上过去和预测的未来ENSO条件，Carbon Brief已经为每一个不同的地表温度记录做出了2020年最有可能到达哪里的预测。

结果如下图所示。每项记录的1979年至2019年的年气温都以黑色显示，而基于今年前六个月的2020年年气温的可能范围(95%置信区间)则由红色条显示(详情请参阅末尾的方法说明)。

下表显示了2020年在今年到目前为止基于最热年份的气温排行榜上的位置。

自《碳简报》上一份气候状况季度报告以来的三个月里，在美国宇航局和哥白尼的数据集中，2020年成为有记录以来最热的一年的可能性有所下降，但在noaa和伯克利的数据集中却有所上升。特别值得一提的是，美国国家海洋和大气局从2020年只有43%的几率创造新纪录，到61%的几率(国家海洋和大气局自己的模型给他们的数据集提供了略高的65%的几率)。

同样，在目前报告的所有数据集中，2020年既不是有记录以来最热的一年，也不是有记录以来(继2016年之后)第二热的一年，现在只有极小的可能性。

随着每一个月的额外数据，预计2020年全年气温的不确定性缩小，因为剩下的几个月可以改变平均气温的月份减少了。下图说明了这一现象，显示了2020年年度温度的最佳估计值(红色)和不确定性范围(黑色胡须)在一年中发生了变化，因为每增加一个月的数据就会出现变化。

考虑到对未来排放、温室气体浓度和其他气候影响因素的不同假设，气候模型提供了对未来变暖的物理估计。

下图显示了政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告-统称为CMIP5模型-1970年至2020年期间各个模型预测的范围，灰色阴影和所有模型的平均预测以黑色显示。单独的观测温度记录用彩色线条表示。

在这些模型中，对2005年前气温的估计是使用已知的过去气候影响的“后播”，而2005年后的预测气温是基于对情况可能如何变化的估计的“预测”。

虽然全球气温在2005年至2014年间略低于气候模型预测的变暖速度，但过去几年一直相当接近模型的平均水平。对于全球完整的温度记录尤其如此，例如NASA、伯克利地球和哥白尼/ECMWF再分析，其中包括对整个北极的温度估计。近几个月来，气温略高于模型平均水平。

在化石燃料、土地利用和农业排放的推动下，温室气体浓度在2020年达到新高。

三种温室气体-二氧化碳、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)-负责人类活动捕获的大部分额外热量。到目前为止，二氧化碳是最大的因素，约占自1750年以来“辐射强迫”增加的50%。甲烷占29%，而N2O约占5%。剩下的16%来自其他因素，包括一氧化碳、黑碳和卤代烃，如氯氟化碳。

人类排放的温室气体使大气中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的浓度增加到至少数百万年来的最高水平-如果不是更长的话。

下图显示了从20世纪80年代初到2020年6月，这些温室气体的浓度-二氧化碳的百万分之(Ppm)和甲烷和一氧化二氮的百万分之(Ppb)(目前可获得的最新数据)。

大气中CH4浓度在经历了1999年的平台期后，于2006年再次开始上升。自2014年以来，它进一步加速，此后每年大致线性增长8ppb。与CO2和N2O不同，CH4的大气寿命相对较短，长期不会在大气中积累。这意味着，大体上来说，大气中的甲烷水平与过去十年的排放水平成正比。如果排放量持平，大气CH4将持平，而排放增加将表现为大气CH4增加。另一方面，如果二氧化碳和N2O排放量持平，大气浓度将继续增加。

虽然随着时间的推移，大气清除甲烷的能力(通过与OH分子的相互作用)的变化存在一些复杂的问题，但近年来甲烷浓度的上升强烈表明，全球甲烷的排放量也在增加。

在2020年夏季的大部分时间里，北极海冰面积都处于极低的水平，在7月份每天都创下新的纪录。这样的记录指的是始于20世纪70年代末的极地观测卫星时代。

夏季最低值-通常发生在9月下旬-是有记录以来的第二低。今年北极的海冰恢复速度也异常缓慢，10月中旬的海冰处于一年中这个时候的创纪录低位。

2020年前10个月，南极海冰面积接近长期平均水平。

下图显示了2020年北极和南极海冰面积(红色和蓝色实线)、1979年至2010年记录中的历史范围(阴影区)和历史最低点(虚线黑线)。与全球温度记录不同的是，海冰数据是每天收集和更新的，因此可以一直查看到现在的海冰范围。

下图显示，自20世纪70年代末以来，北冰洋海冰明显稳步减少，顶部颜色较深(早些年)，较浅颜色(最近几年)低得多。

夏季海冰的减少尤为明显。今年，在2020年9月的最低值期间，海冰的数量只有20世纪70年代末和80年代初的一半。

然而，海冰范围只说明了故事的一部分。除了冰层面积不断下降外，剩下的海冰往往比过去覆盖该地区的冰更年轻、更薄。

下图使用来自泛北极冰海模拟和同化系统(PIOMAS)的数据，显示了1979到2020年间每年的北极海冰厚度。2020年的海冰量是有记录以来的第四低，在过去的几十年里，海冰量有明显的下降趋势。

统计多元回归模型被用来估计提供温度记录的每一组2020年可能的年温度范围。该模式利用年前9个月的平均气温、最新的月平均气温值(2020年9月)、年前9个月的平均ENSO 3.4区域值和年后3个月的平均预测ENSO 3.4值来估计年气温。该模型就1950年至2019年期间(或哥白尼/ECMWF再分析数据集为1979至2019年)这些变量与年气温之间的关系进行了培训。然后，该模型使用这种拟合来预测每个组最有可能的2020年值，以及95%的置信区间。预测的2020年下半年ENSO 3.4区域值取自NMME模式的平均预报。

假设结果服从正态分布，利用回归模型的输出估计2020年不同年份排名的百分比可能性。这使我们能够估计每组2020年可能的年值中高于和低于前几年温度的百分比。