来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和其他五个组织的科学家们首次表明，人类的影响对大气最低层的季节性温度循环的大小产生了重大影响。为了证明这一点，他们采用了所谓的“指纹”技术。指纹识别旨在区分人类和自然对气候的影响。它依赖于气候变化的模式——通常是多年或几十年的平均模式。在《科学》上发表的一项新研究中，研究小组研究了季节性的行为，发现人类引起的变暖对季节性温度周期有显著的影响。研究人员关注的是对流层，对流层从地表延伸到热带大气中大约16公里，两极大约13公里。
考虑了在地球表面不同位置对流层温度的季节性循环的大小随时间的变化。这个模式提供了一年中最热和最冷月份之间的温度对比的信息。除了海洋的缓和作用外，北半球中纬度地区的大气温度有一个大的季节性循环，冬季寒冷，夏季炎热。卫星温度数据与预测的模型一致，该模型预测，随着人类排放的二氧化碳，这种季节性的“心跳”正在变得更加强烈。观测和模型模拟的其他共同特征是热带季节温度周期的微小变化，以及南极地区季节周期大小的减少。LLNL气候科学家和首席作家本杰明·桑特说：我们的研究结果表明，对季节周期变化的归因研究为人类对地球气候的重大影响提供了强有力的、新颖的证据。
对流层温度年循环振幅的趋势，趋势是在1979年至2016年期间计算的，是历史模拟的大型多模型集成的平均值。最显著的特征是两个半球的年周期振幅(红色显示)在中纬度的增加，在卫星温度数据中也出现了类似的中纬度上升，趋势叠加在NASA的“蓝色大理石”图像上。图片：Lawrence Livermore National Laboratory
地球的气候同时受到外部和内部因素的影响。外部影响的例子包括太阳能量输出的自然变化和大气中温室气体浓度的人为增加。内部影响包括广泛的自然周期，如厄尔尼诺/南方涛动和年代际太平洋涛动。这些因素以及许多其他内部和外部因素的变化推动了历史气候的变化。自20世纪70年代末气候指纹研究开始以来，科学家们一直使用模式识别方法来检测气候异常巨大的变化，并将这些变化归因于不同的外部影响。初步研究集中在地表和大气温度。后来的指纹研究考虑了各种变量的变化，包括海洋热量、水文循环、大气环流、海冰范围和极端事件的行为。在新的研究中，研究小组检查了由人类因素的历史变化驱动的模型模拟。这些模拟的一个显著特征是在中纬度地区，季节温度循环的大小显著增加。这种增加是由于每一个半球夏季温度升高的结果。
反过来，更大的中纬度夏季变暖似乎部分是由于夏季陆地表面的干燥。由于陆地和海洋的热容量不同，而且由于北半球陆地的数量大大增加，北半球的季节温度周期中纬度的增加要比南半球的增加得多。在卫星对流层温度数据中也出现了类似的大规模季节性周期变化模式。人类影响指纹与季节周期变化的卫星模式之间的“模式匹配”意义重大，这场比赛不太可能是由于自然的内部气候变化。科学论文使用的卫星对流层温度数据显示，1979年至2016年，全球平均年平均变暖约为华氏1.25度。这种每年平均变暖信号的原因一直是许多先前研究的主题。但是，在新研究进行之前，对对流层温度变化的季节周期没有进行正式的指纹研究。
博科园-科学科普｜参考期刊：Science｜研究/来自：劳伦斯利弗莫尔国家实验室
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