2024年2月的气候悖论：全球最热气温与破纪录的寒冷同时出现

2024年2月的气候悖论：全球最热气温与破纪录的寒冷同时出现这种自相矛盾的情况被称为"北极暖-大陆冷（WACC）"现象，即北极气温升高导致海冰减少，特定中纬度地区出现寒流。北极的迅速变暖表明全球气候变化。然而，随着全球变暖和北极温度的不断升高，WACC现象在未来几十年将如何发展尚不清楚。为了弥补这一差距，由韩国光州科学技术院地球科学与环境工程学院教授Jin-HoYoon领导、包括博士生YungiHong在内的一个研究小组最近研究了冬季极端天气事件（技术上称为WACC）的动态和演变。他们利用主要从共同体地球系统模式大型集合项目中获得的气候数据集模拟，预测了东亚和北美从1920年到2100年的WACC事件轨迹。研究结果最近发表在《气候与大气科学》（npjClimateandAtmosphericScience）杂志上。GIST的研究人员预测，2030年代后，WACC事件将急剧减少，从而导致未来几十年的极端天气事件。资料来源：GIST的Jin-HoYoon尹教授在解释他们的研究时强调："WACC模式对冬季气候产生了重大影响，但我们目前看到的只是急剧转变的开始。研究小组发现，尽管全球变暖，但直到2020年代，WACC事件仍在继续加剧。2030年代后，这些事件将急剧减少。然而，这种下降并不意味着未来极端天气事件的减少。相反，随着全球变暖的加剧，冬季将变得更加温暖。虽然寒流发生的频率会降低，但一旦发生，可能会造成更严重的后果。"长期预测和社区影响这种下降趋势很可能会持续下去，直到21世纪晚期，WACC现象几乎消失，带来新的极端天气事件。这些发现重塑了我们对世界气候大会事件的理解，并强调了更新气候模型以进行准确预测、加强准备和应对策略的必要性。这些发现也与世界各地的社区，特别是历史上受世界气候大会影响地区的社区所面临的困难产生了共鸣。随着世界变暖潜势的急剧变化，需要立即采取行动，完善全球气候战略，并重新评估社会将如何准备和适应。对此，洪说："了解WACC事件急剧变化的影响，制定适应和减缓战略，决定着我们冬季气候的未来，这也严酷地提醒我们气候系统的复杂性和气候变化的意外结果。"这项研究有力地呼吁社区、决策者和科学家采取行动。我们现在比以往任何时候都更需要合作和适应，因为我们正走在抵御气候变化的道路上。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428123.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428123.htm

新研究预测气候变化或将影响全球计时

新研究预测气候变化或将影响全球计时近日在线发表于英国《自然》杂志上的一篇研究论文预测，地球两极冰加速融化正在影响地球自转速度，这将导致历史上首个负闰秒推迟三年出现。文章说，近几十年来，地核液态部分自转角速度以恒定变化率持续下降，这导致地球其余固态部分自转角速度增加。在这种效应影响下，如果不考虑两极融冰，地球上可能最早于2026年需要进行首次负闰秒调整。然而从20世纪90年代以来，由于格陵兰岛和南极洲冰融化加快，部分地球质量从两极向赤道附近转移，这导致地球自转角速度减慢。受此影响，首次负闰秒调整可能将推迟到2029年。（新华社）

土耳其气候学家预测明年全球气温将创新高

土耳其气候学家预测明年全球气温将创新高土耳其气候学家说，受气候变化和厄尔尼诺现象影响，预计明年全球气温可能将突破今年的最高气温纪录，再创新高。新华社报道，土耳其博阿济吉大学气候变化和政策研究中心主任、著名气候学家莱文特·库尔纳兹星期天（8月27日）在接受当地媒体访问时说，预计明年气温可能会比今年高得多。他提醒大家注意今年全球破纪录的高温天数。库尔纳兹强调，目前全球变暖很大程度上可归因于气候变化。过去三年里，太平洋水温低于平均水平，这在某种程度上掩盖了全球变暖的后果。他说，本次厄尔尼诺现象今年5月正式开始出现。在土耳其，厄尔尼诺现象的影响在过去20天里开始显现，并将在随后几个月达到顶峰。一般而言，土耳其的7月底和8月的第一周是夏季炎热的高峰期，随后气温开始下降。但是，今年8月中下旬以来，土耳其出现气候反常，气温较往年显著上升。目前，土耳其已受到厄尔尼诺影响，预计今年9月土耳其气温将会明显高于往年。库尔纳兹说，厄尔尼诺现象的一个好处是将会给土耳其带来降雨。“我们希望不会经历去年那样的干旱少雨天气。”厄尔尼诺是一种自然发生的气候模式，一般每两至七年发生一次，通常持续九至12个月。它与热带太平洋中部和东部的海洋表面温度升高有关，影响太平洋周边地区的洋流和气流，进而给各地天气带来变化，通常干旱少雨的地区可能发生洪涝，而某些多雨的地区可能出现干旱。

化石记录揭开气候变化灭绝风险的秘密

化石记录揭开气候变化灭绝风险的秘密艺术再现三叠纪晚期与气候变化相关的物种灭绝事件之前（左）和之后（右）的海底场景。资料来源：MaijaKarala在地球生命史上，过去的气候变化（通常由火山活动导致的温室气体自然变化引起）是无数物种灭绝的原因。但是，迄今为止，人们还不清楚是什么因素导致物种对这种变化的适应力增强或减弱，也不清楚气候变化的程度如何影响物种灭绝的风险。在牛津大学研究人员的领导下，这项新研究通过分析过去4.85亿年来海洋无脊椎动物（如海胆、蜗牛和贝类）的化石记录，试图回答这个问题。海洋无脊椎动物有丰富的化石记录，而且研究得很透彻，因此可以确定物种灭绝的时间和可能的原因。信息图表总结了研究发现的决定物种因气候变化而灭绝风险的关键特征和因素。资料来源：MirantaKouvari（科学图形设计）。研究人员利用涵盖9200多个属的29万多条化石记录，整理出了一个可能影响灭绝恢复力的关键特征数据集，其中包括以前未深入研究过的特征，如偏好温度。研究人员将这些特征信息与气候模拟数据相结合，建立了一个模型，以了解哪些因素在气候变化期间对确定灭绝风险最为重要。主要发现作者发现，受气候变化影响较大的物种更容易灭绝。特别是，在不同地质阶段气温变化达到或超过7°C的物种更容易灭绝。作者还发现，在极端气候条件下（如极地地区）的物种更容易灭绝，而只能在狭窄的温度范围（尤其是低于15°C的温度范围）内生活的动物灭绝的可能性要大得多。然而，地理范围的大小是预测灭绝风险的最有力因素。地理范围较大的物种灭绝的可能性要小得多。体型也很重要，体型较小的物种更容易灭绝。所研究的所有特征对灭绝风险都有累积影响。例如，同时具有较小地理范围和较窄热范围的物种甚至比只具有其中一种特征的物种更容易灭绝。该研究的第一作者库珀-马拉诺斯基（牛津大学地球科学系）说："我们的研究发现，地理范围是预测海洋无脊椎动物灭绝风险的最有力因素，但气候变化的幅度也是预测灭绝的重要因素，这对当今面临气候变化的生物多样性具有影响。"目前，人类驱动的气候变化已经将许多物种推向或超越了灭绝的边缘，这些结果有助于确定面临最大风险的动物，并为保护它们的战略提供依据。领衔作者艾琳-索普教授（牛津大学地球科学系）说："地质历史的证据表明，根据气候变化的预测，全球生物多样性面临着严峻的未来。特别是，我们的模型表明，生活在两极或热带地区、热范围小于15°C的物种可能面临最大的灭绝风险。然而，如果局部气候变化足够大，就会导致全球范围内的物种大量灭绝，有可能使我们更接近第六次物种大灭绝。据研究小组称，未来的工作应探索气候变化如何与海洋酸化和缺氧（海水缺氧）等其他可能导致物种灭绝的因素相互作用。布里斯托尔大学地理科学学院的研究人员也参与了这项研究。布里斯托尔大学的丹-伦特（DanLunt）教授说："这项研究表明，在地球历史上，海洋生物的灭绝风险与气候变化密不可分。当我们不顾一切地继续通过燃烧化石燃料造成气候变化时，这应该成为对人类的一个严酷警告。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423280.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423280.htm

单卡30秒预测未来10天全球天气 大模型“风乌”效果超DeepMind

单卡30秒预测未来10天全球天气大模型“风乌”效果超DeepMind“风乌”基于多模态和多任务深度学习方法构建，由上海人工智能实验室联合中国科学技术大学、上海交通大学、南京信息工程大学、中国科学院大气物理研究所及上海中心气象台发布。实验室领军科学家欧阳万里表示：“风乌”取名自秦汉时期的“相风铜乌”，是世界上最早的测风设备。天气预报大模型‘风乌’不仅承载了中国古人的智慧，也寓意实验室致力于在以气象为代表的AIforScience领域勇于突破、不懈探索。AI大模型预报全球天气随着全球气候变化加剧，极端天气频发，各界对天气预报的时效和精度的期待与日俱增。过去数十年间，全球中期天气预报领域取得众多瞩目成就，但囿于气象观测的准确度，大气系统中物理过程的复杂性，以及求解大气模型所需资源规模巨大，全球中期天气预报的有效性每10年才提高1天，难以满足社会和经济的发展需求。“风乌”提供了一个强大有效的全球中期天气预报的AI框架，在预报精度、预报时效和资源效率三方面都领先。在预报精度方面，相比DeepMind的GraphCast，“风乌”的10天预报误差降低10.87%，而相比于传统的物理模型，其误差降低19.4%。在预报时效方面，根据国际常用的标准，z500ACC大于0.6时气象预报结果具有可用性，可以较好地指导预报员判断未来气象发展形势。此前，全球范围内最好的物理模型HRES在此标准范围内，有效预报时长最大为8.5天，而“风乌”基于再分析数据达到了10.75天。在资源效率方面，现有物理模型往往运行在超级计算机上，而“风乌”AI大模型仅需单GPU便可运行，仅需30秒即可生成未来10天全球高精度预报结果。据气象专家介绍，尽管目前市面上有一些产品提供未来15天的气象预报服务，但是10天以上的预报性能还具有很大不确定性，无法达到有效预报的标准。实践证明，将观测与数值预报和人工智能相结合，可有效提升数值预报的准确性。“风乌”首次将全球气象预报的有效性提高到10.75天，具有很大的业务应用价值。多模态和多任务：深度学习驱动地球科学上海人工智能实验室AIforEarth联合团队提出了一种基于多模态多任务的深度学习方法用于构建AI天气预报模型，从而实现对全球中期天气进行快速、准确预报。由于不需要通过复杂的物理系统仿真，AI气象预报模型突破了传统预报方法的计算瓶颈，因此能够高效地进行预报和集成。同时AI对气象数据关系的强大拟合能力使其有潜力突破传统数值模式预报中的性能瓶颈。在AI模型的设计和训练过程中，研究团队发现，在学习过程中，多个大气变量在优化中存在相互影响且可以看作多任务学习问题；大气数据具有高分辨率高维度大体量的特征，导致模型多步天气预测结果难以直接被优化。“风乌”采用多模态神经网络和多任务自动均衡权重解决多种大气变量表征和相互影响的问题。其针对的大气变量包括：位势、湿度、纬向风速、经向风速、温度以及地表等。“风乌”将这些大气变量看作多模态信息，使用多模态网络结构可以更好地处理这些信息。研究团队从多任务问题的角度出发，自动学习每个大气变量的重要性，使得多个大气变量之间能够更好地协同优化。为了优化“风乌”的多步预测结果，研究团队提出了“缓存回放”（replaybuffer）策略，减少自回归预测误差，提高长期预测的性能。下图对不同大气变量的预测结果。ACC是用于衡量预测结果有效性的指标，数值越高，预测结果越有效（红线代表“风乌”，黑线代表GraphCast）。从结果上看，“风乌”在6到10天的中期预报上预报技巧显著高于GraphCast。其中具有代表意义的z500达到了10.75天的有效预报范围（ACC＞0.6），这也是高分辨率全球中期天气预报系统首次能够对大气变量进行超过10天的有效预报。未来，“风乌”AI气象大模型可与传统的物理模型形成互补，凭借其卓越的性能和精度，为生产生活提供更准确、更实用的天气预报信息，助力天气预报数字化，为农林牧渔、航空航海等各行业及公共安全保障提供有力的支持。据悉，上海人工智能实验室AIforEarth团队还将把人工智能方法应用到更广泛的气象、环境、天文、地质等地球科学问题研究中，助力“碳中和”、防灾减灾、能源安全等重大需求。论文地址：https://arxiv.org/abs/2304.02948...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353505.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353505.htm

新研究减少了未来气候变化的理论不确定性

新研究减少了未来气候变化的理论不确定性不确定性的一个重要来源与平流层水汽的未来变化有关，平流层是距离地球表面15-50公里的大气层中极为干燥的区域。未来这里水蒸气的增加有可能放大气候变化，减缓臭氧层的恢复，而臭氧层可以保护地球上的生命免受有害太阳紫外线辐射的伤害。现在，一个由PeerNowack领导的国际团队开发出了一种新的统计学习方法，将卫星观测信息与最先进的气候模型数据相结合，缩小了未来平流层水蒸气量的可能范围。发表在《自然-地球科学》（NatureGeoscience）杂志上的一项重要成果有效地排除了最极端的情况，即全球变暖每升高一度，水汽浓度就会增加25%以上。新方法将气候模型反应的第95百分位数降低了50%。现就职于德国卡尔斯鲁厄理工学院理论信息学研究所的诺瓦克教授说："人为气候变化对地球大气层的影响非常重要，而且往往令人吃惊。在我们的论文中，我们研究了全球变暖情况下平流层水蒸气的变化，人们对这一影响的了解还很不够。由于水蒸气是平流层物理和化学的核心，我认为我们亟需一种新方法来解决这一长期存在的不确定因素。""我们采用新的数据驱动方法，利用机器学习思想，能够高效地利用地球观测数据来减少这种不确定性。这就要求我们开发一个框架，以创新的方式将从卫星数据中学到的科学理解和数学关系结合起来。"合著者之一、美国国家海洋和大气管理局专门从事平流层水汽卫星测量的研究科学家肖恩-戴维斯博士说："通过这种方法，我们能够表明，许多气候模式对平流层水汽发生巨大变化的预测现在与观测证据不一致。"量化全球变暖下的平流层水汽趋势是一项长期的研究挑战。控制平流层水汽的基本过程非常复杂，而高质量的卫星观测记录相对较短，这给这项任务带来了困难。所谓气候反馈的存在带来了额外的挑战，因为这些反馈会进一步放大或抑制全球变暖，从而导致未来可能出现的更大范围的温度上升。平流层中的水蒸气含量就是这种反馈的一个例子，气候模型预测水蒸气含量会增加，但几十年来，模型预测的增加范围一直非常大。这一点非常重要，因为平流层水蒸气的大量增加（如许多气候模型预测的那样）可能会推迟本世纪臭氧层和南极臭氧洞的恢复。不过，该论文的合著者、英国能源大学气候动力学教授马诺吉-乔希（ManojJoshi）说："我们的研究表明，虽然平流层水汽的增加会导致臭氧层和南极臭氧洞的恢复，但这并不会导致臭氧层的恢复，虽然平流层水蒸气浓度仍有可能随着全球变暖而增加，但大幅推迟臭氧恢复的巨大变化可能性很小。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377489.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377489.htm