【战略前沿】2013年气候变化第5次评估报告(摘译)
来源: http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/
被阅读 2537 次
2015-01-05

 

1.5.1 观测能力

为了更好地了解并系统地监测地球气候,需要观测大气、海洋和陆地等的多种参数,因此,必须依靠多种观测技术(从地面观测设施到船舶、浮标、海洋探查器、气球、飞机、卫星装载的传感器等)。全球气候观测系统(GCOS,2009)中定义的所谓基本气候变量,在技术上和经济上,观测是可行的,但一些相关的观测系统尚未系统运行。然而,在最近几年,新观测系统的观测次数已经成倍增加,并对以前没有观测数据的地方进行了观测(见第2、3、4章观测变化评估)。与此同时,为了有效应对信息的增长,用于分析和处理数据工具的性能得到开发并提升,提供了更全面的地球气候情况。需要注意的是,发展中国家在填补实地观测网络空白方面取得了一些有限的进展,但发达国家在确保一些重要观测系统长期连续观测方面进展甚微(GCOS,2009)。此外,获取更多的替代(非仪器观测)数据,对过去的气候变化提供了更全面的了解(见第5章)。将历史观测数据数字化的工作也一直在进行,主要针对20世纪下半叶前段的地面站数据(Brunet and Jones,2011)。

图注:观测能力进展。上部:随着时间的推移,观测值的多样化混合与增加为气候记录的一致性提出了挑战(改编自Brönnimann等,2008)。下左:全球历史气候网(GHCN)日记录数据库中第一年的温度数据(链接为:http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/ghcn-daily/; Menne等,2012)。下右:1996年至2010年间欧洲中期天气预报中心产品系列每年用于同化数据的卫星仪器的数量。该图作为示例说明在此期间卫星数据的使用量增加了5倍。

再分析是一种系统方法,可在一个气候模型的帮助下通过同化所有可用到的观测数据,为气候监测与研究提供网格动态一致的数据集(框2.3)。以模型为基础的再分析结果在获取气候系统观测数据一致性方面起重要作用。然而,它们目前在监测长期气候趋向的作用有限,由于受到随时间变化产生的观测范围和偏差的限制,存在的偏差与同化模型有关(见第2章框2.3)。由于第四次评估报告进行定性和定量的评估,通过再分析系统进行同化的观测值增多了(GCOS,2009)。例如,欧洲中期天气预报中心中期再分析报告显示,自2007年以来,主要大气观测同化数据明显增多(Dee等,2011)。绝大多数的数据和最近几年增加的大部分数据来自卫星(图1.12)(GCOS,2011)。例如,来自全球定位系统无线电掩星测量的信息自2007年以来显著增加。固定地面站数据的增加常与报告频率增加相关联,而不是增加地面站的数量。数据质量的提升来自仪器设计的改进,或地面站在将数据传输给用户或数据中心之前对观测数据进行更精确的校正。以实地观测站数据为例,最近几年无线电探空仪自辐射效应测量的温度数据偏差已经减小。新一代卫星传感器,如高光谱分辨率红外探测器(如大气红外探测器和红外大气探测干涉仪),有助于实现更好的数据时间稳定性,用于重新校准传感器如高分辨率红外辐射探测仪。少量仪器(例如,先进的极高分辨率辐射计)已经在轨约30年,但其最初设计时并非用于气候应用,因此需要仔细的重新校准。

海洋观测的一项主要成就是由于Argo全球阵列剖面浮标系统(GCOS,全球气候观测系统,2009)的实施。Argo剖面浮标计划于2000年开始部署,但直到2007年才达到3000个浮标的设计目标。自2000年以来,由于Argo剖面浮标和表面漂流浮标阵列都已经达到全球覆盖的目标数值(2009年1月,共有3291个浮标在运行),海洋2000米以上不冻层的温度和盐度在历史上第一次系统地观测到。海洋历史数据的偏差已被鉴别并减少,而且,新的分析方法已经被应用(例如,Willis等,2009)。一个主要成果是明显减少在AR4观测评估报告中展示的有关海洋上层温度与热含量的人为年代际变化(见3.2节)。海洋生物地球化学测量的空间和时间范围也得以扩大。卫星观测海平面(3.7和13.2节)、海水表面盐度(第3.3节)、冰海(第4.2节)以及海洋颜色等在过去几年也得到了进一步发展。关于陆地基本气候变量的观测也取得了进展。土壤湿度遥感观测的重大进展得益于2009年发起的土壤湿度与海洋盐度任务,而且也得益于应用于早期的以及陆续开展的任务中的数据检索技术方面的进展(详见Seneviratne等,2010)。然而,这些观测数据有局限性。例如,在茂密的植被下观测方法就不能用,而且这些方法仅能用于观测表层土壤。基于归一化差分植被指数数据的更先进的极高分辨率辐射计,在植被变化方面提供了新的信息。在国际极地年2007—2009年期间,钻孔站点的数量大大增加,因此可以更好地监测大尺度永久冻土层的特征(见第4.7节)。

 

(黄铭瑞、青秀玲编译,殷永元审核)