Wie stehen die Chancen? Temperatur-Aufzeichnungen zu halten (Op-Ed) fallen.

Michael Mann ist ein angesehener Professor für Meteorologie an der Pennsylvania State University und Autor des " Die Hockeyschläger und der Klimakriege: Depeschen von der Front"(Columbia, 2013) und die kürzlich aktualisierten und erweiterten"düsteren Vorhersagen: Verständnis Climate Change"(DK, 2015). Mann trug dieses Artikels Leben Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Mit der offiziellen Zahlen jetzt in 2015 ist von einer erheblichen Marge, die neuen Rekordhalter, das wärmste Jahr in der aufgezeichneten Geschichte für den Globus und der nördlichen Hemisphäre. Der Titel war leider nur von kurzer Dauer für vorherige Rekordhalter 2014. Und 2016 könnte noch wärmer, wenn die aktuelle globale Wärme durch das Jahr anhält.

Man könnte sich Fragen: wie wahrscheinlich ist es, solche Streifen des Rekord-Temperaturen, wenn nicht für Menschen verursachte Erwärmung des Planeten zu sehen?

Spielen Sie die Chancen?

Vor einem Jahr stellte mehrere Medienunternehmen genau diese Frage an verschiedenen Klima-Experten im Zuge der dann-Record 2014 Temperaturen. Insbesondere fragte sie über die Tatsache, dass neun der 10 wärmsten und 13 der 15 wärmsten Jahre seit dem Jahr 2000 aufgetreten sind. Die verschiedenen Presseberichten berichtet Quoten hin überall eins in 27 Millionen zu eins in 650 Millionen, dass der beobachteten Verlauf der globalen Temperatur-Aufzeichnungen von Zufall, d. h. ohne irgendeine Unterstützung von Menschen verursachte globale Erwärmung geführt haben könnte.

Meine Kollegen und ich vermutete, die Quoten zitiert viel zu gering waren. Das Problem ist, dass die Berechnungen jedes Jahr behandelt hatte, als wäre es der benachbarten Jahren statistisch unabhängig (d.h., das jedes Jahr ist unkorrelierte mit dem Jahr davor oder dahinter), aber das stimmt einfach nicht. Temperaturen variieren nicht sprunghaft von einem Jahr zum nächsten. Natürlichen Schwankungen der Temperatur Wachs und schwinden über einen Zeitraum von mehreren Jahren. Die Faktoren, welche ein Jahr Temperatur auch Einfluss auf die nächste.

Zum Beispiel die Welt hat in letzter Zeit ein paar sehr warme Jahre hintereinander zurückzuführen, zum Teil auf El Niño-Ish-Bedingungen, die seit Ende 2013 beibehalten haben und es ist wahrscheinlich, dass das aktuelle El-Niño-Ereignis wird 2016 Temperaturen, sowie steigern. Das ist ein Beispiel für eine selbsterstellte natürliche Variation; Es passiert einfach auf seine eigene, viel wie Wetterveränderungen von einem Tag auf den anderen externen Treiber benötigen. Sie passieren einfach auf eigene Faust.

Es gibt auch natürliche Temperaturschwankungen, die extern verursacht werden, oder "gezwungen", z.B. die mehrjährige kühlende Wirkung von großen, explosiven Vulkanausbrüchen (glaube Mt. Pinatubo-Ausbruch 1991 oder die kleinen, aber messbaren Veränderungen in solar Ausgabe, die auf Zeitskalen von einem Jahrzehnt oder länger auftreten).

Jeder der diese natürlichen Quellen von Temperaturschwankungen wird sichergestellt, dass Temperaturen von einem Jahr zum nächsten korrelieren, und jeder würde auch in Abwesenheit der globalen Erwärmung vorhanden sein. Diese Korrelationen zwischen benachbarten Jahre sind entscheidend für die zuverlässige Klima Statistiken.

Ein kleiner Datenpool

Statistiken können helfen, dieses Problem zu lösen. Statistiker beziehen sich auf die Problematik der Korrelationen zwischen benachbarten Datenpunkte als "serielle Korrelation" oder "Autokorrelation," definiert als die Korrelation zwischen einer Reihe von Datenwerten und eine Kopie der, dass die Serie von einem, zwei, drei oder mehr verschoben. Wenn diese Korrelationen hoch, selbst für große Verschiebungen bleiben, dann gibt es weitere serielle Korrelation.

Die serielle Korrelation in der Klimadaten schrumpft die effektive Größe der eingestellten Temperatur Daten — es ist beträchtlich kleiner, als man rein anhand der Anzahl der verfügbaren Jahre schätzen würde.

Es gibt 136 Jahre jährliche globale Temperaturdaten von 1880 bis 2015. Bei der Bilanzierung der natürlichen Zusammenhänge zwischen benachbarten Jahren die effektive Größe der Stichprobe ist jedoch eine wesentlich geringere Anzahl: rund 30 unabhängige Temperaturwerte von insgesamt 136 Jahren.

Warme und kalte Perioden so tendenziell in Abschnitten von etwa vier Jahren auftreten. Und Abfahrten von mehreren kalten oder warmen Jahren sind weit eher geschehen basierend auf Zufall als einer unter der falschen Annahme schätzen würde, dass natürliche Temperaturschwankungen unabhängig voneinander von einem Jahr zum nächsten sind.

Besseres Modell, klarere Ergebnisse

Man kann solche Effekte mithilfe ein anspruchsvolleres statistisches Modell, das die Eigenschaften der natürlichen Klimavariabilität originalgetreu reproduziert entfallen. Meine Co-Autoren und ich haben einen solcher Ansatz um konsequenter zu bestimmen, wie die letzten Läufe des Rekord-Temperaturen tatsächlich sind ungewöhnlich. Jetzt haben wir unsere Erkenntnisse in einem Artikel, die soeben in der Zeitschrift Nature Scientific Reports berichtet. Mit der Studie haben kurz nach Neujahr kommen sind wir in der Lage, die Ergebnisse der Studie sollen die neuen, Rekord-2015 Temperaturdaten zu aktualisieren.

Unser Ansatz kombiniert Informationen aus der State-of-the-Art Klima-Modell-Simulationen in dem jüngsten Bericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) mit historischen Beobachtungen der Durchschnittstemperaturen für die Welt und nördlichen Hemisphäre verwendet. Mittelung über die verschiedenen Modell-Simulationen stellt eine Schätzung der "erzwungenen" Komponente der Temperaturänderung, die die Komponente, die Faktoren, die externe, natürlichen (d.h. vulkanische und solar) und Menschen verursachten (Emission von Treibhausgasen und Schadstoffen) zurückzuführen ist.

Denn es ist wesentlich besser Stichprobe, vor allem in früheren Jahren, als die globale Mitteltemperatur konzentrieren wir auf der nördlichen Hemisphäre Temperaturaufzeichnung. Wenn der tatsächliche Nordhalbkugel Datenreihe im Vergleich zu dem Modell geschätzt "gezwungen" Komponente der Temperatur ändern allein (siehe Abb. 1), den Unterschied zwischen den beiden Serien liefert eine Schätzung der rein ungezwungen, interne Komponente von Klimaschwankungen. (Das ist z. B. die Komponente zugeordneten internen Temperaturschwankungen wie diejenigen verknüpft, El Niño.) Es ist diese Komponente zufällig betrachtet werden können, und die wir vertreten mit einem statistischen Modell.

Mit Hilfe unseres Modells erzielten wir 1 Million alternative Versionen der original-Serie, genannt "Surrogate." Jeder hatte die gleichen grundlegenden statistischen Eigenschaften wie der Originalserie, sondern unterscheiden sich in der historischen Details, wie z. B. das Ausmaß und die Reihenfolge der einzelnen, jährlichen Temperaturwerte. Die erzwungene Komponente hinzufügen der natürlichen Temperaturänderung (aufgrund der vulkanischen und solar Auswirkungen) jeder der diese Surrogate Erträge ein Ensemble von 1 Million für die gesamte natürliche Komponente des Temperaturschwankung Surrogate.

Diese Surrogate sind alternative Erde Geschichten in denen gab es keine menschliche Einfluss auf das Klima. In diese Surrogate die grundlegenden natürlichen Eigenschaften des Klimas sind die gleichen, aber interne Zufallskomponente der Klimavariabilität passiert einfach einen anderen Pfad gefolgt zu sein. Durch die Herstellung von genug dieser alternative Geschichten, können wir bestimmen, wie oft verschiedene Phänomene allein durch Zufall passiert sein dürften.

Diese Surrogate verraten viel wenn verglichen (Abb. 2) mit der geschätzten natürliche Komponente der Temperatur und die volle Temperatur aufzeichnen. Tabellarischen Ergebnisse aus der Surrogate, können wir bestimmen, wie oft eine bestimmte Ausführung des Rekordtemperaturen dürfte natürlich entstanden sind. Unsere gerade veröffentlichten Studie, vor 2015 abgeschlossen analysierten die Daten verfügbar bis 2014 Beurteilung der Wahrscheinlichkeit von 9 der wärmsten 10 und 13 der wärmste mit jeweils 15 Jahre seit dem Jahr 2000 aufgetreten.

Während die genaue Ergebnisse abhängig von verschiedenen Details der Analyse, für die meisten vertretbare Annahmen, zufolge unserer Analyse die Chancen sind nicht größer als ein in 170.000 13 der 15 wärmsten Jahre seit dem Jahr 2000 für die Nordhalbkugel Durchschnittstemperatur eingetreten wäre und man in 10.000 für die globale Durchschnittstemperatur.

Sogar wenn wir dieser Annahmen variieren überschreiten die Chancen nie eins in 5.000 und eins in 1.700 bzw.. Änderungen der Annahmen umfassen die Verwendung unterschiedlicher Versionen von Beobachtungsdaten Temperatur-Datensätzen, die Lücken in den Daten anders behandeln, oder mit verschiedenen Algorithmen für randomizing Daten, um Surrogate zu produzieren. Während nicht annähernd so unwahrscheinlich wie vergangenen Presseberichte haben könnte, sind die beobachteten läuft der Rekordtemperaturen dennoch sehr unwahrscheinlich, dass in der Abwesenheit der globalen Erwärmung stattgefunden haben.

Aktualisierung der Analysis um 2015 erweitert, finden wir, dass die Aufzeichnung Temperatur laufen sogar weniger wahrscheinlich, aus der natürlichen Variabilität entstanden sind. Für die nördliche Hemisphäre stehen die Chancen nicht größer als ein in 300.000 14 der 16 wärmsten Jahre über 136-Jahres-Zeitraum seit dem Jahr 2000 stattgefunden hätte.

Die Quoten der Rücken an Rücken Datensätze (etwas, was wir nicht in einigen Jahrzehnten gesehen haben) wie in 2014 und 2015 erlebt ist ungefähr 1 in 1.500.

Die Surrogate können wir auch um die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen jährlichen Temperatur-Aufzeichnungen wie die für 1998, 2005, 2010 und 2014 nun 2015, wenn Temperaturen waren nicht nur wärmer als in den Vorjahren, aber tatsächlich erreicht einen bestimmten Schwellenwert von Wärme zu beurteilen. Dies ist sogar weniger wahrscheinlich in Ermangelung der globalen Erwärmung geschehen: der natürliche Temperatur-Serie, als in unserer Analyse geschätzt (siehe Abb. 2), fast nie mehr als einen maximalen Wert von 0,4 ° c (0,7 Grad Fahrenheit) im Vergleich zum langfristigen Durchschnitt, während das wärmste tatsächlichen Jahr 2015 1 Grad C (1,8 Grad F) übersteigt. Für keines der Rekord-Jahre-1998, 2005, 2010, 2014 oder 2015 – die Quoten überschreiten einer in 1 Million für Temperaturen erreicht das Niveau sie zufällig allein, für die entweder der nördlichen Hemisphäre oder globale haben Temperatur bedeuten.

Zu guter Letzt die Surrogate die Mensch gezwungen-Komponente hinzufügen, können wir die Wahrscheinlichkeit der verschiedenen Temperatur-Aufzeichnungen und warmen Streifen zu bewerten, bei der Bilanzierung der Auswirkungen der globalen Erwärmung (siehe Abb. 3).

Anhand der Daten bis 2014, schätzen wir eine 76-Prozent-Wahrscheinlichkeit, die 13 der 15 wärmsten Jahre seit dem Jahr 2000 für die nördliche Hemisphäre auftreten würden. Aktualisierung der Analysis um 2015 erweitert, finden wir, dass 76 Prozent Wahrscheinlichkeit, die seit dem Jahr 2000, sowie 14 der 16 Jahre auftreten würden. Die Wahrscheinlichkeit, dass o-Datensätze in den zwei letzten Jahren ist 2014 und 2015 knapp über 8 Prozent, noch ein wenig ein Zufall, aber kaum außer Frage.

Für individuelle Rekordjahren finden wir, dass die 1998, 2005, 2010, 2014 und 2015 Datensätze Wahrscheinlichkeiten von 7 Prozent, 18, 23 Prozent, 40 Prozent bis 7 Prozent, beziehungsweise hatten. Also während der Temperaturaufzeichnung 2014 fast sogar Quoten Auftritt hatte, hatte die 2015 relativ lange Quoten.

Es gibt guten Grund dafür. 2015-Temperatur nicht nur Beat den bisherigen Rekord, aber zerschlagen, in fast 0,2 Grad C (0,4 ° F) wärmer als 2014 kommen. Die 2015 Wärme wurde durch eine ungewöhnlich große El-Niño-Ereignis in der Tat, durch einige Maßnahmen, die größte aktenkundig gesteigert. Eine ähnliche Geschichte hält, für das Jahr 1998, die vor 2015 selbst war der größte El-Niño aktenkundig. Dieses El Niño verstärkt ebenso 1998 die Wärme, die die vorherige schlagen (1995), wieder aufnehmen, indem eine satte 0,2 C. Das kleine klingen, aber da haben die letzten mehrere Datensätze Unterschiede von ein paar Hundertstel Grad C beteiligt – gewinnen durch eine Nase – 0,2 C ist mit Abstand gewinnen. Jedes der zwei Monster El-Niño-Ereignisse war im statistischen Sinne, etwas wie ein Glücksfall. Und jeder von ihnen vermittelt wesentlich mehr groß angelegte Wärme als zu erwarten gewesen wäre von der globalen Erwärmung allein. [Watch Erde erhalten heißer - 135 Jahre Temperaturänderungen visualisiert]

Diese Analyse vernachlässigt jedoch eine interessante Möglichkeit. Könnte es sein, dass Menschen verursachten Klimawandel tatsächlich das Ausmaß der El-Niño-Ereignisse selbst, führen zu mehr Monster-Ereignissen wie in 1998 und 2015 stärken? Diese Aussage findet in der Tat einige Unterstützung in der neueren begutachteten Literatur, einschließlich einer 2014-Studie in der Fachzeitschrift Nature Climate Change. Wenn die Hypothese stellt sich heraus, dass es sich um wahr zu sein, dann hätte die Aufzeichnung Wärme von 1998 bis 2015 nicht Egel schließlich.

Einfach gesagt, finden wir, dass die verschiedenen Rekordtemperaturen und läuft von ungewöhnlich warmen Jahren seit 2000 sind sehr unwahrscheinlich, dass in der Abwesenheit von Menschen verursachten Klimawandel passiert haben, aber wahrscheinlich passiert, wenn wir für den Klimawandel zu berücksichtigen. Wir können in diesem Sinne Attribut der Rekord Wärme an den Menschen verursachten Klimawandel auf ein hohes Maß an Vertrauen.

Was ist mit das Gesprächsthema oft noch in manchen Kreisen gehört, dass "globale Erwärmung beendet wurde"? Wird die Aufnahme den letzten Wärme den Anspruch ein Ende gesetzt? Gab es eine Wahrheit, der Anspruch an erster Stelle? In der Tat gab es eine vorübergehende Verlangsamung der Oberflächenerwärmung im Zeitraum 2000 bis 2012, und es ist ein interessantes und würdige Debatte innerhalb der Klima-Forschungsgemeinschaft über genau welche Rolle könnten sowohl interne als auch externe Faktoren in die Verlangsamung gespielt haben. Klar ist jedoch, dass trotz der dekadischen Schwankungen im Preis der langfristigen Erwärmung des Klimasystems ist ungebrochen. Die jüngsten Rekord Wärme einfach unterstreicht diese Tatsache

Also das nächste Mal hören Sie jemand in Frage stellen die Realität von Menschen verursachten Klimawandel, könnten Sie ihnen erklären, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Zeugen die jüngsten Rekord Wärme in der Abwesenheit von Menschen verursachten Klimawandel irgendwo zwischen in einem 1001 in einer Million. Fordern Sie sie: würden Sie wirklich verspielen die Zukunft des Planeten mit dieser Art von Quoten?

Alle Experten stimmen Fragen und Debatten zu folgen – und werden Sie Teil der Diskussion – auf Facebook, Twitter und Google +. Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am Leben Wissenschaft.