2024年3月23日是第64個世界氣象日，主題為「氣候行動最前線」。
世界氣象組織3月19日釋出的【2023年全球氣候狀況報告】顯示， 2023年，全球溫室氣體濃度、地表溫度、海洋熱量和酸化、海平面上升、南極海冰面積和冰川消融等多項氣候變遷指標創下新紀錄 。 嚴峻的氣候變遷趨勢 警示人們 應當 采取實 際行動應對氣候變遷及其 影響。
全球臨近閾值
【巴黎協定】提出，將21世紀全球平均氣溫上升振幅控制在2℃以內，並將全球氣溫上升控制在前工業化時期水平之上1.5℃以內。
觀測資料顯示， 2023年全球平均表面溫度比工業化前水平高出了1.45±0.12°C，創造了1850年以來最熱紀錄 。
面對嚴峻的氣候考驗，我們能否預測全球溫度變化，協助國家制定合適的政策，實作溫控目標？
為此，中國科學院大氣物理研究所研究團隊利用年平均表面溫度的次季節-季節尺度訊號的特征 研發了「全球平均表面溫度統計集合預測系統」， 可以超前預測全球平均表面溫度，為決策提供有力支持 。
那麽，前文提到的「全球平均表面溫度」數據究竟是什麽，又是如何測算出來的呢？
表面溫度的觀測手段
全球表面溫度，顧名思義是指地球表面的溫度。 準確測算全球表面溫度，意味著需要數據的全面和準確， 那是不是我們直接把溫度計放在地球表面進行測量呢？
並不是。
陸表溫度一般采用距離地面1.2米~2米範圍內百葉箱中的氣溫觀測數值。 這個高度大致對應人們頭部的高度，結合百葉箱的設計，可以獲得更加穩定且具有代表性的溫度。
由於海冰的性質和陸地更為相近，在觀測海冰表面溫度時， 科研人員傾向於選擇海冰表面的氣溫進行研究 。
海洋表面溫度一般指海洋表層10米以內的海水溫度。
海洋表層10米是主要和大氣產生直接相互作用的水層，而且這部份海水溫度相對均一。海洋表面溫度主要依賴船舶和浮標進行觀測。20世紀80年代後，采用浮標觀測的比例增加，自動化、全天候的定時測量提供了更高效、更精準、覆蓋更廣泛的數據。
▲海洋觀測浮標
衛星觀測也是表面溫度的觀測手段之一 ，如中國風雲系列衛星等。衛星可能會存在偏差，因此研究人員很少直接套用觀測結果。但衛星觀測具有全球覆蓋面廣、高時空分辨率、即時性強等優點，科研人員希望未來將衛星觀測與其他觀測相融合，得到更準確、更全面的全球表面溫度數據。
獲取全球平均表面溫度
在獲取單個站點表面溫度觀測數據後，如何才能得到全球平均表面溫度呢？
從瞬時溫度到日平均溫度。 對於單個站點而言，實際測量所得的溫度一般為瞬時溫度，而在計算某天、某月或某年的溫度時，需要將它們轉換為時間平均溫度。
單個站點日平均溫度由當日多次觀測的溫度數值進行算術平均。以中國氣象站氣溫數據為例，日平均氣溫是計算台北時間每天02、08、14和20時的測量結果的平均值，或計算當日最高和最低氣溫的算術平均值，其結果一般精確至0.1℃。
從站點溫度到網卻雲度。 由於觀測站點分布不均勻，僅將各個站點的日平均溫度進行簡單相加再除以總站點數，會導致相當大的誤差。例如，如果恰好在熱帶有更多的觀測站點，那麽計算結果就會更偏向反映熱帶區域的溫度。
因此，為了更準確地計算全球平均表面溫度，我們選擇先進行網格化處理，即將地球按照經緯度劃分為多個網格，將每個網格內的觀測數據進行整合，計算出該網格的陸表或海表平均溫度值。
從網格資料到全球平均。 有了網卻雲度之後，再根據每個網格的面積大小對重建後的全球表面溫度進行面積加權平均，這樣就可以獲得當天的全球平均表面溫度了。
值得註意的是，對於長時期的溫度序列或者在分析全球溫度變化趨勢時，可以采用月平均或年平均結果，而不是日均變化。因為每日數據可能受到短期氣象變化和其他隨機因素的影響。
人類應攜手應對氣候變遷
透過上述方法最終得到的全球平均表面溫度直觀地反映了地球的氣候變遷，並為氣候行動提供數據支撐。
▲1880年至2023年全球平均表面溫度（數據來自GISS）
連續創紀錄的高溫已經給世界各地帶來了嚴重災害，若持續失控，則意味著地球隨時可能觸發氣候系統不可逆的轉折，並對自然與人類產生威脅。最終能否達成【巴黎協定】的長期目標，需要全球各國付出切實的努力和行動！
來源：中國科學院大氣物理研究所
責編：王穎
