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itle:Climate change now detectable from any single day of weather at global scale
标题:现在可以从全球范围内任何一天的天气中检测到气候变化
作者:Sebastian Sippel 1,2,3*, Nicolai Meinshausen 2, Erich M. Fischer1, Enikő Székelyg1, and Reto Knutti1
1 Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zurich, Zurich, Switzerland.
2Seminar for Statistics, ETH Zurich, Zurich, Switzerland.
3Norwegian Institute of Bioeconomy Research, Ås, Norway.
4Swiss Data Science Center, ETH Zurich and EPFL, Lausanne, Switzerland.
E-mail: sebastian.sippel@env.ethz.ch[1]
杂志:Nature Climate Change, volume 10, pages35–41(2020)
DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-019-0666-7[2]
原文摘要
长此以往,气候科学家传递给公众的都是“天气不是气候”的观念,气候变化也被框定为天气分布的变化缓慢地出现于这数十年里主要的气候变率中1-7。然而,现阶段考虑全球性的天气则是一个未知的领域。在这里我们基于全球观测的单日温度和水汽来检测外部驱动气候变化的“指纹”所得到的结论是:地球作为一个整体正在变暖。我们的检测方法通过统计学习和气候模型模拟来封装每日温度和湿度的空间模式与关键的气候变化指标(例如,全球年平均温度或地球的能量失衡之间)之间的关系。观测数据投影到这种关系中来检测气候变化。根据一年的数据,从2012年初和1999年以来观测到的全球记录中的任何一天都可以检测到气候变化的“指纹”。即便是忽略长期全球变暖的趋势,检测的结果也是很稳健可靠的。这是对传统气候变化检测的补充,但也为区域天气事件的交流打开了更广阔的视野,改变了气候变化的叙述方式:尽管几十年来局地的天气变化正在出现,但现在就能即时检测到全球气候变化。
Abstract
For generations, climate scientists have educated the public that ‘weather is not climate’, and climate change has been framed as the change in the distribution of weather that slowly emerges from large variability over decades1-7. However, weather when considered globally is now in uncharted territory. Here we show that on the basis of a single day of globally observed temperature and moisture, we detect the fingerprint of externally driven climate change, and conclude that Earth as a whole is warming. Our detection approach invokes statistical learning and climate model simulations to encapsulate the relationship between spatial patterns of daily temperature and humidity, and key climate change metrics such as annual global mean temperature or Earth’s energy imbalance. Observations are projected onto this relationship to detect climate change. The fingerprint of climate change is detected from any single day in the observed global record since early 2012, and since 1999 on the basis of a year of data. Detection is robust even when ignoring the long-term global warming trend. This complements traditional climate change detection, but also opens broader perspectives for the communication of regional weather events, modifying the climate change narrative: while changes in weather locally are emerging over decades, global climate change is now detected instantaneously.
数据、代码
数据[3]
All original CMIP5 data, reanalyses and observations used in this study are publicly available under the following URLs.
CMIP5 model data: https://esgf-node.llnl.gov/projects/cmip5/;
reanalysis:
ERA-Interim (https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era-interim),
NCEP/NCAR Reanalysis 1 (https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis.html),
NCEP/NCAR Reanalysis 2 (https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis2.html),
Twentieth Century Reanalysis (https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/20thC_Rean/);
observations (monthly): GISTEMP temperature dataset, version 3 (https://data.giss.nasa.gov/gistemp/),
Cowtan and Way (2014) temperature dataset, version 2 (https://www-users.york.ac.uk/~kdc3/papers/coverage2013/series.html),
Berkeley Earth Monthly Land+Ocean temperature dataset (http://berkeleyearth.org/data/), Met Office gridded land surface humidity dataset (HadISDH),
version 4.0.0.2017f (https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisdh/);
observations (daily): Berkeley Earth Daily Land temperature dataset (Experimental, http://berkeleyearth.org/data/),
NOAA Optimum Interpolation Sea Surface Temperature (OISST), AVHRR-Only (https://www.ncdc.noaa.gov/oisst).
All intermediate and derived data from these products (extracted CMIP5 fingerprints and daily/monthly time series of the test statistic (that is, obtained by projecting CMIP5 models, reanalyses and observations individually onto the fingerprints)) are available at https://data.iac.ethz.ch/Sippel_et_al_2019_DailyDetection/.
代码[4]
All computer code to reproduce the main results and all figures and Extended Data figures is available at https://data.iac.ethz.ch/Sippel_et_al_2019_DailyDetection/
图文
References
[1] sebastian.sippel@env.ethz.ch: mailto:sebastian.sippel@env.ethz.ch[2] https://doi.org/10.1038/s41558-019-0666-7: https://doi.org/10.1038/s41558-019-0666-7[3] 数据: https://www.nature.com/articles/s41558-019-0666-7#data-availability[4] 代码: https://data.iac.ethz.ch/Sippel_et_al_2019_DailyDetection/
家上世界名校通识课
文 | 少年商学院新媒体部
最近,学院君看了一集纪录片,不夸张地说,每一秒都美得不像话!随手截一些剧照,简单感受一下:
这部“神作”,就是BBC本年度的最引人注目的自然纪录片——《蓝色星球2》。前几天,第一集才正式开播,豆瓣上的评分就迅速攀升至9.9:
去年,学院君给大家推荐过《地球脉动2》,当时我们说:如果今年只看一部纪录片,那必须是它!今天,我们也要说——如果今年只打算陪孩子看一部纪录片的话,那必须是《蓝色星球2》。
这两部纪录片,都在第一集播出后就斩获了9.9分,不一样的是,《地球脉动2》以潮起潮落、日升月落和四季更迭展现陆地上的动物,而《蓝色星球2》则以海洋为主体,利用最新科技潜入海底探险,记录那些潜伏在蓝色世界里的生物们如何精彩地活着……
接下来,学院君就为您揭开“蓝色星球”的神秘面纱。
不计成本地呈现大自然的奇幻
纪录片是拓宽孩子眼界的武器
BBC出品的纪录片向来是“良心之作”,是家长的好朋友。因为它不仅帮助孩子开拓眼界,而且特别“涨知识”:
在《蓝色星球2》中,我们看到了无数从未见过的海洋生物,还知道了它们的“生存秘诀”:
一条猪齿鱼,知道怎么翻开珊瑚堆、吹开细沙,四处寻找蛤蜊,然后叼起蛤蜊,狠狠地被甩向珊瑚礁的特定位置……直到被蛤蜊外壳破碎。
在红海,宽吻海豚会用身体摩擦特定的珊瑚,珊瑚有某种抗炎的特性让海豚感到舒服,然后,一只小海豚跟着父母也学会了“珊瑚按摩”:
……
如此珍贵的画面,可不是舒服地坐在办公室里就能做到的。制作团队足足进行了 125 次、60000多个小时的海底探险、拜访了 39 个国家,足迹遍布五大洋的所有海域,甚至包括南极冰盖下 1000 米深的海底。
潜入如此深的海底,不危险吗?当然危险,但是值得。
有一次,摄制团队把潜水艇开到了南极,水温达到零下1.8度,在450米的水下,潜水艇开始漏水……制片人奥拉·多尔蒂开玩笑道:“如果把这个故事讲完,你就不敢和我去潜水了……”
就连《地球脉动2》执行制片人冈顿都说:“聚焦海洋题材的《蓝色星球 2》是拍摄陆地难度的五倍。”
很多镜头,需要摄制组花费数周,想尽各种办法,克服各种身体上的不适,才能拿下,但在正片中可能只出现几十秒,介绍也是寥寥数句。
据说,在拍摄浪人鲹时,导演组几乎是一头雾水,仅仅是听了当地渔夫的几句描述,就大胆尝试了。他们“任性”地带着800公斤的拍摄装置,来到印度洋中西部地一个偏远环礁拍摄。
在海滩潜伏了几个星期,终于拍到了捕食海鸟的珍贵一幕:
为了拍摄虎鲸跃过巨浪,摄影师们长时间站在摇摇曳曳的小船上:
为了展现海象宝宝们的生存处境,长时间泡在冰冷的水里:
摄像设备也是一流——用拖曳摄像机拍摄鱼儿如何激烈争斗,把吸盘摄像机放在座头鲸的身上,让观众获得以不一样的视角“傲视海洋”:
研发出了一种专门的探测摄像头,能够深入珊瑚礁的各个角落和缝隙:
令人敬佩的,还有这位还有91岁的“世界自然纪录片之父”——可爱的 David Attenborough老爷爷,本纪录片的主持人。头发和胡子都花白了,还坚持拍纪录片,不把攀山涉水、历经冒险当回事……
(David Attenborough)
不计一切代价,都只为了讲好关于海洋的故事。从片中看到的,是艰苦危险的客观条件,但摄制团队表现出来的,却是“乐在其中”。这份精神,不仅是对事业的执着,更源自人类最原始的那股对大自然的好奇和热爱——怪不得,孩子们都这么喜欢BBC。
地球上最危险的地方
其实脆弱得不堪一击
当然,仅仅是不遗余力地因为呈现美丽,还不足以造就BBC的伟大。可贵的是,它们总是能勇敢地揭开脆弱。比如以下几部作品,均为BBC出品的经典海洋纪录片,豆瓣评分清一色8.5以上,不仅可看性很强,还有很强大的精神内核:
1、《老爵爷的大堡礁之旅》
Great Barrier Reef with David Attenborough
豆瓣评分:9.2
1981年,大堡礁被列入世界自然遗产名录。60年后,David Attenborough再次到访,利用最新科技的深水潜球探索前人未至的神秘深度。潜艇在幽暗海底和奇妙景观紧密接触,宛如卡梅隆的科幻电影——更重要的是,影片揭示了珊瑚日益严峻的生存处境。
观看地址:https://v.qq.com/x/page/x0525h1gqez.html
2、《向深海出发》
Oceans
豆瓣评分:8.9
在本片中,科学工作者对地球上的7大地区海洋的近1000多处海底深处进行了此前没有进行过的探索,记录下了无数令人难以置信的最新发现。整个探险科考耗时一年,总共经历了8次大大小小的远征探险。
观看地址:http://www.iqiyi.com/v_19rrkl299k.html
3、《南太平洋》
South Pacific
豆瓣评分:9.7
展现了南太平洋的的整个生态系统,从自然地理到人类社会,摄制团队同样非常走心——为了拍咸水食人鳄鱼在荒无人烟的湖边潜伏、在水上水下费尽心机拍摄虎鲨扑向有正在学飞的小信天翁、在火山溶洞里拍小企鹅英勇抵御螃蟹、跳进渔网拍摄150吨的金枪鱼在渔网中垂死挣扎……
观看地址:https://v.qq.com/x/cover/ecbt4fi138suw09.html
4、《海洋奥德赛》
Ocean Odyssey
豆瓣评分:9.0
纪录片追踪一只八十岁且四十五吨重的雄性抹香鲸一生的旅程,一窥大西洋与大西洋的壮丽深海景观。途中还能看见不少奇妙壮观:从失落古城的高塔螺旋,到巨大的海底峡谷以及广袤平地上冒着黑烟的烟囱……
观看地址:http://www.bilibili.com/video/av3674815/
5、《深蓝》
Deep Blue
豆瓣评分:9.1
由《蓝色星球》系列纪录片原班人马拍摄,潜到海洋5000米深处,用清晰绝美的镜头呈现了世界各地大约200个不同地方的海洋生命,围绕一只名叫深蓝的抹香鲸展开了深海的故事。
观看地址:http://www.bilibili.com/video/av4776845/
……
BBC的经典,不计其数,它们重新阐释了纪录片的真正价值,不仅要带孩子“观世界”,更要塑造孩子的“世界观”,就拿本文的主角——《蓝色星球2》而言,在第一集,主持人就告诉我们:
在我的脚下,便有超乎我们想象的生灵在游弋。技术的革命性更新,我们得以进入一个全新的世界,并拍摄到一些十多年前无法拍摄到的动物行为,同时我们也意识到,如今海洋的变化在人类历史上是绝无仅有的.....这,就是《蓝色星球2》。
地球的表面积,有70%都是海洋,而人类即使飞到了太空之外,却鲜少对这片深邃而危险的地方多加留意。于是,《蓝色星球2》就通过真实的故事,娓娓道来海洋的危机:
因为全球气候变暖,生活在北极的海象被北极熊驱赶到海里,在海中,成块的海冰越来越少——海象妈妈不得不抱着海象宝宝到处寻找可以落脚的海冰,到处碰壁:
2016年,澳大利亚大堡礁的海水温度升高,珊瑚出现白化现象,从而导致死亡,而摄制组也曾经在蜥蜴岛亲眼见证了珊瑚的大量死亡,遗憾的是,根本无能为力。
……
这大概就是《蓝色星球2》和BBC真正打动人心的原因吧。好的纪录片,不仅有美丽的外壳,更有深刻的人文关怀。开阔视野、思维升级之余,也给孩子带来一些思考:我们对自然做了些什么?我们还可以做些什么?
感谢《蓝色星球2》,让我们知道——地球上有那么多可爱的海洋生命正在以自己的方式,精彩地、努力地活着。更知道,人类需要不断调整自己的存在,与大自然的步伐保持一致,才能走得更远。
附《蓝色星球2》观看地址:https://v.qq.com/x/cover/t6udtxyvbhbbxv2/z0024xgmy6h.html?ptag=baidu.aladdin.doco
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