2024年3月23日是第64个世界气象日，主题为「气候行动最前线」。
世界气象组织3月19日发布的【2023年全球气候状况报告】显示， 2023年，全球温室气体浓度、地表温度、海洋热量和酸化、海平面上升、南极海冰面积和冰川消融等多项气候变化指标创下新纪录 。 严峻的气候变化趋势 警示人们 应当 采取实 际行动应对气候变化及其 影响。
全球临近阈值
【巴黎协定】提出，将21世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，并将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上1.5℃以内。
观测资料显示， 2023年全球平均表面温度比工业化前水平高出了1.45±0.12°C，创造了1850年以来最热纪录 。
面对严峻的气候考验，我们能否预测全球温度变化，协助国家制定合适的政策，实现温控目标？
为此，中国科学院大气物理研究所研究团队利用年平均表面温度的次季节-季节尺度信号的特征 研发了「全球平均表面温度统计集合预测系统」， 可以超前预测全球平均表面温度，为决策提供有力支持 。
那么，前文提到的「全球平均表面温度」数据究竟是什么，又是如何测算出来的呢？
表面温度的观测手段
全球表面温度，顾名思义是指地球表面的温度。 准确测算全球表面温度，意味着需要数据的全面和准确， 那是不是我们直接把温度计放在地球表面进行测量呢？
并不是。
陆表温度一般采用距离地面1.2米~2米范围内百叶箱中的气温观测数值。 这个高度大致对应人们头部的高度，结合百叶箱的设计，可以获得更加稳定且具有代表性的温度。
由于海冰的性质和陆地更为相近，在观测海冰表面温度时， 科研人员倾向于选择海冰表面的气温进行研究 。
海洋表面温度一般指海洋表层10米以内的海水温度。
海洋表层10米是主要和大气产生直接相互作用的水层，而且这部分海水温度相对均一。海洋表面温度主要依赖船舶和浮标进行观测。20世纪80年代后，采用浮标观测的比例增加，自动化、全天候的定时测量提供了更高效、更精准、覆盖更广泛的数据。
▲海洋观测浮标
卫星观测也是表面温度的观测手段之一 ，如中国风云系列卫星等。卫星可能会存在偏差，因此研究人员很少直接应用观测结果。但卫星观测具有全球覆盖面广、高时空分辨率、实时性强等优点，科研人员希望未来将卫星观测与其他观测相融合，得到更准确、更全面的全球表面温度数据。
获取全球平均表面温度
在获取单个站点表面温度观测数据后，如何才能得到全球平均表面温度呢？
从瞬时温度到日平均温度。 对于单个站点而言，实际测量所得的温度一般为瞬时温度，而在计算某天、某月或某年的温度时，需要将它们转换为时间平均温度。
单个站点日平均温度由当日多次观测的温度数值进行算术平均。以中国气象站气温数据为例，日平均气温是计算北京时间每天02、08、14和20时的测量结果的平均值，或计算当日最高和最低气温的算术平均值，其结果一般精确至0.1℃。
从站点温度到网格温度。 由于观测站点分布不均匀，仅将各个站点的日平均温度进行简单相加再除以总站点数，会导致相当大的误差。例如，如果恰好在热带有更多的观测站点，那么计算结果就会更偏向反映热带区域的温度。
因此，为了更准确地计算全球平均表面温度，我们选择先进行网格化处理，即将地球按照经纬度划分为多个网格，将每个网格内的观测数据进行整合，计算出该网格的陆表或海表平均温度值。
从网格资料到全球平均。 有了网格温度之后，再根据每个网格的面积大小对重建后的全球表面温度进行面积加权平均，这样就可以获得当天的全球平均表面温度了。
值得注意的是，对于长时期的温度序列或者在分析全球温度变化趋势时，可以采用月平均或年平均结果，而不是日均变化。因为每日数据可能受到短期气象变化和其他随机因素的影响。
人类应携手应对气候变化
通过上述方法最终得到的全球平均表面温度直观地反映了地球的气候变化，并为气候行动提供数据支撑。
▲1880年至2023年全球平均表面温度（数据来自GISS）
连续创纪录的高温已经给世界各地带来了严重灾害，若持续失控，则意味着地球随时可能触发气候系统不可逆的转折，并对自然与人类产生威胁。最终能否达成【巴黎协定】的长期目标，需要全球各国付出切实的努力和行动！
来源：中国科学院大气物理研究所
责编：王颖
