Шесть вопросов, чтобы понять шестой самый теплый год в истории наблюдений

2021 год разделил с 2018 годом шестое место среди самых теплых лет за всю историю наблюдений, ведущейся с 1880 года, согласно ежегодному анализу глобальных средних температур, проведенному NASA. Этот год внёс вклад в беспрецедентную, но хорошо изученную тенденцию, согласно которой последние восемь лет стали самыми теплыми за всю историю наблюдений.

Учёные из Института космических исследований имени Годдарда (GISS) NASA в Нью-Йорке создают этот набор данных на основе информации с приборов по всему миру, которая проверяется спутниковыми данными. Учёные обновляют записи каждый год, поддерживая один из важнейших в мире наборов данных для изучения масштабов, темпов и причин потепления на нашей планете.

1. Что такое анализ глобальной температуры поверхности от GISS?

Этот продукт, также известный как GISTEMP, является одним из нескольких независимых наборов данных, которые ведущие научные организации используют для отслеживания температур Земли. Его общедоступные исходные данные поступают с десятков тысяч приборов на метеостанциях, судах, океанских буях и антарктических исследовательских станциях.

Анализ NASA учитывает сезонные циклы и средний климат в каждом из этих мест, чтобы определить, насколько в среднем теплее или холоднее. Температуры в разных точках Земли могут различаться на 100 градусов по Фаренгейту (55 °C), но средняя глобальная температура в течение года меняется гораздо более тонко. Другими словами, когда учёные сводят все эти данные для оценки глобальных средних температур, анализ служит гигантским планетарным термометром.

2. Если данные показывают беспрецедентное потепление, почему не каждый год — самый теплый?

Температура Земли меняется каждый год из-за множества взаимодействий между сушей, воздухом и океаном. Эти сложные связи влияют на погоду и температуры как регионально, так и глобально.

Одно из таких взаимодействий — Эль-Ниньо — Южное колебание, природный феномен, при котором перенос тепла между Тихим океаном и атмосферой в течение нескольких месяцев приводит к колебаниям температуры и осадков по всему миру. Ла-Нинья, более холодная фаза этого явления, обычно приводит к погодным условиям, которые снижают среднюю температуру Земли с небольшой задержкой в несколько месяцев. Именно так событие Ла-Нинья в начале 2021 года привело к тому, что год оказался прохладнее, чем мог бы быть, в частности, холоднее 2020 или 2016 годов — самых тёплых лет в истории.

Учёные прогнозируют, что, поскольку Ла-Нинья вновь появилась в конце 2021 года, её охлаждающее влияние, вероятно, скажется на температурах в 2022 году. Тем не менее, даже с учётом этих явлений, 2021 год вносит вклад в наблюдаемую долгосрочную тенденцию потепления и соответствует ей. Глобальные температуры растут такими темпами, каких планета не испытывала тысячелетиями. То есть, хотя краткосрочные погодные циклы могут влиять на любой отдельный год, тенденции к потеплению по-прежнему очень чётки и усиливаются.

3. Как NASA обрабатывает данные для анализа глобальных температур?

Анализ NASA усредняет оценки температуры за многие десятилетия. Это позволяет выявить тренд, или закономерность, того, насколько быстро менялась температура поверхности Земли в последнее время. В анализе используется фиксированный базовый период с 1951 по 1980 год, чтобы сравнить, насколько современные глобальные температуры отклоняются от нормы того времени.

Этот базовый период включал наилучшие доступные данные, когда в 1980-х годах учёные разрабатывали основные методы анализа NASA. Эти данные также обеспечивали всесторонний глобальный охват, поскольку наборы данных до 1950 года обычно исключали информацию из Южного полушария.

Шаги для расчёта температурных аномалий сегодня остаются в основе теми же, что и в 1980-х годах. Ключевое исключение — усовершенствованные алгоритмы, которые теперь минимизируют ошибки из-за данных в городских районах, которые имеют тенденцию нагреваться сильнее, чем сельские. Количество и качество доступных данных также значительно увеличились со временем, улучшив охват поверхности Земли этим набором данных.

4. Насколько надежен температурный анализ NASA?

Учёные всегда стремятся подтвердить точность записей с помощью независимых исследований и, в последние десятилетия, спутников. Недавние оценки показали, что оценки агентства среднегодовой температуры точны до одной десятой градуса по Фаренгейту.

Набор данных использует исходные данные, начиная с 1880 года, когда методы измерения температуры были менее развиты. Но эти исторические данные по-прежнему дают очень полезное окно в прошлое. Недавние оценки показывают, что даже с учётом большей неопределённости в данных до 1950 года, они всё же служат основой для хорошей оценки прошлых глобальных годовых температур. Другими словами, данные до 1950 года похожи на размытую фотографию по сравнению с чёткостью современных наборов данных: учёные немного менее уверены в некоторых деталях, но всё же могут быть уверены в общей картине.

NASA также проверяет данные на нерегулярности в качестве и распределении, поскольку неисправные приборы, человеческие ошибки при записи и обработке данных и другие неклиматические факторы могут давать нереалистичные показания. Когда исходные данные с отдельных станций кажутся неточными, учёные вручную перепроверяют их, сравнивая с соседними районами со схожими климатическими условиями. Эти корректировки могут влиять на записи на отдельных станциях и в небольших регионах, но почти не меняют глобальные средние показатели.

Другие организации также обрабатывают те же данные с использованием немного разных методов. Их записи демонстрируют тенденции, поразительно похожие на анализ NASA.

5. Каковы некоторые индикаторы и последствия потепления?

Спутниковые данные подтверждают, как потепление на суше, в воздухе и океане влияет на разные части планеты. Повышение температур вызывает таяние ледниковых щитов и ледников по всему миру, делает волны жары более продолжительными и интенсивными, а также приводит к смещению ареалов растений и животных.

Поскольку температурный анализ NASA показывает, что Арктика нагревается в четыре раза быстрее, чем остальная часть планеты, спутники фиксируют сокращение площади морского льда в регионе примерно на 13% за десятилетие. Спутники также показывают, что океан нагревается беспрецедентными темпами: 2021 год стал рекордным по температуре океана и глобальному уровню моря.

В 2021 году Земля стала свидетелем нескольких экстремальных примеров того, как избыточное тепло в океане и атмосфере может влиять на часто разрушительные, а иногда и неожиданные бедствия в разных частях мира. Австралия, Европа и Азия пережили исторические наводнения, вызванные рекордными уровнями интенсивных осадков. В США рекордный пожар Дикси бушевал в Калифорнии, на Тихоокеанском северо-западе наблюдались масштабные волны жары, а ураган Ида нанёс ущерб от Луизианы до Нью-Йорка.

6. Зачем NASA оценивает изменение глобальной температуры поверхности?

В начале 1970-х годов исследования атмосферы Венеры предоставили яркий пример того, как чрезвычайно высокое количество парниковых газов, удерживающих тепло в атмосфере, превратило так называемого близнеца Земли в необитаемый мир с обжигающими температурами поверхности, способными расплавить свинец.

Затем учёные стали всё больше беспокоиться о влиянии углекислого газа и других парниковых газов на Землю. В 1981 году учёные NASA первыми оценили глобальные средние температуры, используя методы, которые в конечном итоге эволюционировали в текущий анализ. Идея состояла в том, чтобы предоставить контекст для прогнозов будущего изменения климата.

Сегодня этот анализ помог объяснить, как выбросы CO₂, обезлесение и другие виды деятельности человека вызывают глобальное потепление, и почему извержения вулканов, колебания выработки энергии Солнцем и другие природные факторы не являются основными причинами наблюдаемой тенденции потепления.