科學家難解2024年異常高溫之謎，全球氣溫創紀錄令人憂心

2024年的6月至8月是有記錄以來最熱的月份，延續了自2023年6月開始的全球氣溫連破紀錄的驚人紀錄。氣候科學家認爲，氣溫的意外飆升既令人沮喪又令人困惑，這促使人們對造成氣溫飆升的因素進行深入調查。

從2024年6月到8月，全球氣溫屢創新高，超過了2023年同期。 根據美國宇航局戈達德太空研究所（GISS）的數據，這種極端高溫並不侷限於夏季；從 2023 年 6 月開始到 2024 年 8 月，全球氣溫連續 15 個月創下新紀錄。

雖然這一持續時間較長的熱浪與更廣泛的氣候變暖趨勢相一致，但其強度令氣候科學家們感到震驚。 GISS 主任加文-施密特（Gavin Schmidt）在《自然》上發表的一篇評論中將 2023 年末的意外氣溫飆升描述爲"令人慚愧"和"令人困惑"。

本頁上的圖表顯示了2023年和2024年的全球氣溫與根據美國國家航空航天局的氣溫記錄得出的預期相差多少。 大約一年後，施密特和其他氣候學家仍在試圖瞭解其中的原因。

施密特說："2023 年的升溫幅度超過了其他任何年份，2024 年也將如此。我希望我知道原因，但我不知道。 我們仍在評估發生了什麼，以及我們是否看到氣候系統的運行方式發生了轉變。"

預測氣候變異

特定年份的地球空氣和海洋溫度通常反映了長期趨勢（如與氣候變化相關的趨勢）和短期影響（如火山活動、太陽活動和海洋狀態）的綜合結果。

2022 年末，施密特像 2016 年以來每年所做的那樣，使用統計模型預測來年的全球氣溫。 拉尼娜現象使熱帶太平洋的海面溫度降低，它在 2023 年上半年出現，本應使全球氣溫下降。 施密特計算出，2023 年全球平均氣溫將比基線高出約 1.22 攝氏度，躋身最熱年份的前三、四位，但不會是破紀錄的一年。英國氣象局、伯克利地球和碳簡報的科學家使用各種方法做出了類似的評估。

2023 年 1 月至 2024 年 8 月全球氣溫異常預期圖

該圖顯示了施密特對 2023 年 1 月至 2024 年 8 月期間每月氣溫與 NASA 1951-1980 年基線（也稱爲異常）之間差異的預期。NOAA的熱帶太平洋海面溫度測量數據計算出的全球平均氣溫，並考慮到這些溫度影響全球平均氣溫的三個月延遲。 陰影區域顯示了變化範圍（正負兩個標準差）。

加州大學伯克利分校的氣候科學家Zeke Hausfather說："更復雜的全球氣候模型有助於預測長期變暖，但像這樣的統計模型可以幫助我們預測逐年變率，而這種變率通常由厄爾尼諾和拉尼娜事件主導。 Hausfather 幫助製作了伯克利地球全球溫度記錄，並根據這些數據對全球溫度變化進行年度預測。"

超越預期

施密特的統計模型自 2016 年以來每年都能成功預測全球平均氣溫，但它低估了 2023 年的異常高溫，豪斯費爾德和其他氣候學家使用的方法也是如此。 施密特預計全球氣溫異常將在 2024 年 2 月或 3 月達到峰值，作爲對厄爾尼諾現象造成的額外變暖的滯後反應。 然而，在厄爾尼諾現象達到峰值之前，異常高溫就已經出現了。 熱量的強度出乎意料--首先是在北大西洋，然後幾乎遍及所有地方。

施密特說："9月份，記錄被打破了0.5攝氏度，絕對令人吃驚，這在GISS的記錄中從未發生過。"

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NASA 2023 年 1 月至 2024 年 8 月全球氣溫異常圖

上圖顯示了 2023 年 1 月至 2024 年 8 月期間計算的全球氣溫與 NASA 基線（1951-1980 年）的差異。 紅色虛線表示的是 2016 年和 2020 年創下的各月氣溫異常記錄。 從 2023 年 6 月開始，氣溫每月都比之前的記錄高出 0.3 至 0.5°C。 雖然 2024 年的氣溫異常更接近於過去的異常值，但直到 2024 年 8 月，氣溫仍在不斷刷新記錄。 2024 年 9 月的全球平均氣溫比 NASA 的基準值高出 1.26°C，低於 2023 年 9 月，但仍比 2023 年之前任何一個 9 月的記錄高出 0.3°C。

爲了計算地球的全球平均氣溫變化，NASA 的科學家們分析了來自陸地上數萬個氣象站的數據，以及船舶和海洋表面浮標上的數千臺儀器的數據。 GISS 團隊在分析這些信息時使用了一些方法，這些方法考慮到了全球各地氣溫站的不同間距，以及可能使計算結果出現偏差的城市供暖效應。

探索不可預見的因素

自 2024 年 5 月以來，施密特一直在整理關於導致意外變暖的可能因素的研究報告，其中包括溫室氣體排放、太陽輻射、被稱爲氣溶膠的空氣傳播顆粒和雲層的變化，以及 2022 年洪加湯加-洪加哈帕火山爆發的影響。 然而，這些因素都不能爲施密特和其他科學家認爲的 2023 年異常高溫提供令人信服的解釋。

大氣中的溫室氣體水平持續上升，但施密特估計，2022年以來的額外負荷僅導致額外升溫約0.02°C。 太陽的活動在2023年接近峰值，但其大約11年的週期是經過充分測量的，也不足以解釋溫度的飆升。

1982 年的厄爾尼諾奇雄火山爆發和 1991 年的皮納圖博火山爆發等重大火山爆發，都曾通過向平流層噴發氣溶膠而造成短暫的全球降溫。 而2024年發表的研究表明，湯加的火山爆發在2022年和2023年產生了淨冷卻效應。"施密特說："如果是這樣的話，系統中需要解釋的變暖現象就更多了。

另一個可能的因素是空氣污染的減少。 美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心大氣研究科學家袁天樂領導的研究小組發現，自 2020 年以來，航運造成的氣溶膠污染顯著下降。 這一下降與國際上對航運燃料硫含量的新規定以及冠狀病毒大流行導致的航運零星下降相吻合。

硫氣溶膠排放會促進形成明亮的雲層，將射入的陽光反射回太空，產生淨冷卻效應。 減少這種污染則會產生相反的效果：雲的形成可能性降低，從而使氣候變暖。 儘管包括袁隆平在內的科學家們普遍認爲，硫排放量的減少很可能導致2023年淨變暖，但科學界仍在爭論這一影響的確切大小。

施密特說："所有這些因素或許可以解釋十分之一度的變暖。即使考慮了所有合理的解釋，2023 年預期年平均氣溫與觀測到的年平均氣溫之間的差異仍接近 0.2°C--大致相當於之前和當前年記錄之間的差距。"

面對新現實

豪斯費爾德和施密特都表示擔心，這些意料之外的溫度變化可能預示着氣候系統的功能發生了變化。 施密特說，這也可能是氣候多變性和系統變化的某種結合。"不一定非此即彼。"

氣候系統中最大的不確定因素之一是氣溶膠如何影響雲的形成，而云的形成又會影響反射回太空的輻射量。 然而，對於試圖拼湊 2023 年發生的事情的科學家來說，一個挑戰是缺乏最新的全球氣溶膠排放數據。施密特說："氣溶膠排放的可靠評估依賴於主要由志願者驅動的工作網絡，要獲得2023年的全部數據可能還需要一年或更長時間。"

NASA的PACE（浮游生物、氣溶膠、雲層、海洋生態系統）衛星將於2024年2月發射，它將有助於揭示這些不確定性。 該衛星將幫助科學家對大氣中各種氣溶膠粒子的成分進行全球評估。 PACE數據還可以幫助科學家瞭解雲的特性以及氣溶膠如何影響雲的形成，這對於創建精確的氣候模型至關重要。

施密特和豪斯費爾德邀請科學家們在他們於2024年12月9-13日在華盛頓特區召開的美國地球物理聯盟秋季會議上討論與2023年熱量貢獻者有關的研究會議。

編譯自/ScitechDaily

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