Det finns många pågående tecken på att planeten värmer upp, till och med "i brand".

I den västra regionen i Nordamerika har den långvariga torkan lett till höga temperaturer och många löpeldar, från Kanada och nordvästern tidigare i sommar till Kalifornien nyligen. Stilla havet är mycket aktivt med orkaner, tyfoner och tropiska cykloner, och med flera skadliga hits i Japan, Kina och Taiwan, i synnerhet. Hittills däremot är Atlanten tropisk stormsäsongen ro.

Globalt har ytemperaturerna ställt in höga värden (se bilden nedan). Amerikanska temperaturer i år ligger långt över normala som helhet, springande 1.7 Fahrenheit över genomsnittet för 20-talet (genom juli, den 10th högsta på rekord). Fällningen har dock varit över genomsnittet i mycket av landet utanför väst, vilket gör temperaturen lägre än vad de annars skulle ha varit (på grund av mer moln och förångande kylning).

Så vad händer? Ökad uppvärmning förväntas, eftersom mänsklig verksamhet leder till ökningar av växthusgaser med värmeavskiljning, främst koldioxid från förbränning av fossila bränslen. Den globala genomsnittliga yttemperaturen (GMST) har faktiskt stigit ganska stadigt: var tionde år efter att 1960 var varmare än den förut, och 2000: s årtionde var det varmaste på rekordet långt; se figur.

Samtidigt är det uppenbart att det finns variation i GMST från år till år och årtionde till årtionde. Detta förväntas och är känt att uppstå till stor del av interna naturliga variationer. Medan graden av ytemperaturstegring har varit mestadels uppåt från omkring 1920 och den senaste frekvensen är inte helt övergripande, det finns två hiatusintervaller med mycket lägre temperaturhöjningar. Den första var från omkring 1943 till 1975, och den andra var från 1999 till 2013.

I en papper med titeln "Has There Been A Global Warming Hiatus?" finner jag att den naturliga variationen genom växelverkan mellan oceanerna, atmosfären, marken och isen enkelt kan dölja den uppåtgående trenden av globala temperaturer. För klimatforskare att förbättra klimatmodellerna är det viktigt att bättre förstå dessa variationer och deras effekt på globala temperaturer.

Hiatus Revisited

Det varmaste året i 20th century var 1998. Sedan dess har det skett en uppenbar avsaknad av en ökning av GMST från 1998 genom 2013. Detta har blivit känt som "hiatus. "Medan 2005 och 2010 GMST-värden översteg något av 1998-värdet minskade trenden uppåt markant till 2014, vilket är det varmaste året på rekord. Dessutom finns det utmärkta utsikter att 2015 kommer att bryta den här posten - de senaste 12 månaderna till juni 2015 är verkligen de varmaste 12 månaderna på rekord (se figur). Det ser ut som hiatusen är över!

Säsongsmässiga globala medelytemperaturer från NOAA, efter 1920, i förhållande till medelvärdet av 20th century. Årstiderna definieras som december-februari, etc. Ett 20-termiskt gaussfilter används för att visa decadalvariationer (heavy black curve). (mitten) De säsongsbetonade avvikelserna för Pacific Decadal Oscillation (PDO), i enheter med standardavvikelse. De positiva (rosa) och negativa (ljusblå) PDO-regimerna indikeras genom hela figuren. (botten) Decadal genomsnittliga anomalier (startande 1921-1930) av GMST (grön) tillsammans med bitvisa sluttningar av GMST för faserna av PDO (gul). Kevin Trenberth / Data från NOAA, författare tillhandahållen

El Niño och Pacific Decadal Oscillation (PDO)

En närmare titt på händelserna under dessa hiatusperioder lyfter fram rollen som naturlig variation på den långsiktiga trenden av global uppvärmning.

År 1998 var värst på rekord under 20th century eftersom det var uppvärmning i samband med den största El Niño på rekord - den 1997-98-händelse. Före den händelsen spredde havsvärmen som byggdes upp i det tropiska västra Stilla havet över Stilla havet och in i atmosfären, uppfriskande stormer och värmer ytan speciellt genom latent värmefrisättning, medan havet kyls från förångande kylning.

Nu, i 2015, är en annan stark El Niño på väg. den började i 2014 och har utvecklats vidare och är inte i någon liten del ansvarig för den senaste tidens värme och mönstret av vädret runt om i världen: den ökade tropiska stormaktiviteten i Stilla havet på bekostnad av Atlanten, våtare förhållanden över centrala USA, och snygga snöförhållanden i Nya Zeeland.

Det finns också stark decennier-skala variabilitet i Stillahavsområdet, delvis känd som Pacific Decadal Oscillation (SUB) eller Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) - den förra är nordlig halvklot fokuserad, men de två är nära besläktade. Den positiva fasen av PDO-mönstret, som påverkar havstemperaturen, liknar El Niños.

PDO är en stor aktör i dessa hiatusperioder, vilket har varit väletablerat av observationer och modeller. Det finns stora förändringar i Pacific Tradewinds, havsnivåtryck, havsnivå, regn och stormlokaler över Stilla havet och Stillahavsområdet, men sträcker sig också in i södra oceanerna och över Arktis till Atlanten.

Det finns goda men ofullständiga bevis för att dessa förändringar i vindar förändrar havsströmmar, havkonvektion och vändning, vilket leder till förändringar i mängden värme som sekvestreras vid större djup i havet under PDO: s negativa fas. Effekterna är störst i vinter på varje halvklot. Resultatet är att under den positiva fasen av BOB ökar GMST, medan den stagnerar under den negativa fasen.

Resultat tyder på att jordens total energiobalans - det vill säga den växande mängden solens inkommande energi som fångas av växthusgaser - är i stort sett oförändrad med BOB. Men under den positiva fasen deponeras mer värme i de övre 300-meterna i havet, där det kan påverka GMST. I den negativa fasen dumpas mer värme under 300-meter, vilket bidrar till den totala uppvärmningen av oceanerna, men sannolikt blandas och förloras till ytan.

Modulerande mänskliga inducerade förändringar

Den interna klimatvariationen kan också moduleras av yttre påverkan, inklusive de olika mänskliga influenserna.

Ökad uppvärmning från ökningar av växthusgaser med uppvärmning kan motverkas av synlig förorening (i form av partiklar som kallas atmosfäriska aerosoler), som för det mesta också är en produkt av förbränning av fossila bränslen. Faktum är att från 1945 till 1970 fanns ökningar av förorening i atmosfären som uppstod vid industrialisering efter andra världskriget i Europa och Nordamerika, särskilt över Atlanten, och viss vulkanaktivitet som ökade aerosoler i stratosfären. Regler i utvecklade länder, såsom US Clean Air Act av 1970, förde dock den tiden.

Klimatmodell simuleringar och prognoser av GMST föreslår att signalen om mänskligt inducerad klimatförändring framkom från buller av naturlig klimatvariation i omkring 1970s. Förväntade förändringsnivåer var mycket i takt med den kurs som observerades från 1975 till 1999, men inte långsammare från 1999 på. (Det här är en annan anledning att säga att det har varit en hiatus från 2000 till 2013.)

Mänskligt inducerad klimatförändring är obeveklig och i stor utsträckning förutsägbar, även om den när som helst och speciellt lokalt kan maskeras med naturlig variation, vare sig på interna (El Niño) eller decadala tidsskala. Men den dominerande föraren av avmattningarna i GMST är BOB. Det finns spekulationer nu om huruvida decadalvariationen har vänt sig om - går till en positiv fas (se figur). Med denna förändring och den senaste El Niño-händelsen tar GMST ett annat steg upp till en högre nivå.

Den naturliga variationens roll målar en annan bild än en av stadigt stigande globala genomsnittstemperaturer. Faktum är att kombinationen av decadalvariation plus en uppvärmningsutveckling från växande växthusgaser gör GMST-posten mer som en stigande trappa än en monotonisk klättring.

Om författaren

Kevin Trenberth är framstående seniorforskare vid National Center for Atmospheric Research. Han har varit starkt engagerad i den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (och delade Nobels fredspris 2007) och World Climate Research Program (WCRP). Han var nyligen ordförande i Global Energy and Water Exchanges (GEWEX) -programmet under WCRP. Han har över 240 refererade tidskriftsartiklar och över 520 publikationer och är en av de mest citerade forskarna inom geofysik.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

climate_books