鉴于近年来世界各地出现的创纪录热浪，一个国际研究团队调查了全球变暖的速度在过去半个世纪里是否以统计学上可以检测到的速度显著增加或“激增”了。他们10月14日发表于《通讯-地球与环境》的研究，证实了广泛的共识，即地球正在变暖，但是在统计学上是以一种稳定的速度变暖，而不是以一种统计学上可被定义为激增的足够快的速度变暖。
近年来，全球出现了破纪录的高温和热浪：数据显示，2023年是自1850年有全球记录以来最热的一年（且幅度很大），并且历史记录中最热的十年都发生在过去十年（2014-2023年）。这些创纪录的温度引发了关于全球变暖速度是否加快的讨论和争论，一些人认为在过去十五年里，全球变暖的速度加快了。然而，该团队的研究结果表明，缺乏统计上的证据显示变暖速度的加快，可以被定义为“激增”。
出自四个数据集的有叠加分段线性模型拟合趋势的GMST异常。（Beaulieu et al.《通讯-地球与环境》2024）
“本研究中，我们从统计学的角度调查了是否可以检测到变暖速率的加速，”作者们写道。他们为此使用了变点模型，其为专门用于识别时间序列中结构变化的统计学技术。该团队仔细分析了1850-2023年间的四种全球平均地表温度（GMST）记录。GMST在监测气候变化方面被广泛研究，但也带来了些挑战：由于人类活动造成的压力，GMST往往会随着时间的推移而升高，而由于影响全球温度的自然现象，如大型火山喷发和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO），GMST也会围绕这种长期趋势波动。因而，该团队表示，区分这种自然变异性和变暖速度的真正潜在变化是一项统计上的挑战。
“我们的结果显示，变暖激增的证据有限；在大多数地表温度时间序列中，尽管在2023年观测到了破纪录的温度，但是没有检测到二十世纪七十年代以后变暖速率的变化，”作者们写道。“由此，我们估算了可检测到激增所需的变暖趋势的最小变化。在所有数据集中，需要至少55%的增加，才能在目前检测到变暖激增。”
“近期我们经历了破纪录的高温。而这并不一定与持续加剧的全球变暖相矛盾，”首席作者、加州大学圣克鲁兹分校海洋科学教授Claudie Beaulieu解释说。“当然，全球变暖加速仍有可能发生。但我们发现，这种加速的幅度要么在统计学上太小，要么还没有足够的数据来稳健地检测到它。”
Beaulieu等人的分析认为，如果增加的变暖激增超过并长期保持在那些临时波动的水平之上，那么就可以在统计学上检测得到。根据他们的解释，试想将温度记录绘制在一幅图表上：斜率的小变化需要更多时间才能发现其显著性，而大的变化则会更快地显现出来。
一个具有伪拟合的GMST时间序列的例子。（Beaulieu et al.《通讯-地球与环境》2024）
短期平均温度波动可能会掩盖长期趋势，造成变暖放缓或激增的表象，在考虑了这一因素并使用了一系列统计学方法之后，Beaulieu等人确定了要检测到激增，在一定年限内所需要增加的变暖水平。比如，他们发现，就2012年而言，变暖速率需要增加至少55%，其轨迹才能在2024年在统计学上被检测到称为一种“激增”。另一个例子中，该研究显示，在2010年的大约35%的变暖速率的变化会在2035年左右在统计学上被检测到。
该团队并且将这种阈值应用于对二十世纪七十年代以来最新记录的统计分析中，来看温度趋势是否越过了该阈值，结果发现没有任何趋势越过该阈值。“我们对当前围绕是否存在‘激增’的讨论感到担忧的是，没有严格的统计学上的处理或者证据，”共同作者、英国兰卡斯特大学统计学教授Rebecca Killick指出。“我们决定迎面解决这一问题，使用所有常用的统计学方法，并比较它们的结果。”
观测到的与预测的2023年的GMST异常。（Beaulieu
et al.《通讯-地球与环境》2024）
该研究还提供了未来数年直至2040年在统计学上可检测性的最小百分比。“除了研究结果，我们还为科学家提供了一个基准，即在可能检测到变化之前必须超过的一个最低阈值，”Killick解释说。“我们希望这有助于为今后关于潜在激增或中断的讨论增加严谨性。”
尽管该团队的发现显示并没有统计上的证据表明我们正处在变暖的激增当中，但Beaulieu强调，他们并非是在反驳气候变化的现实。“由于人类活动，地球正处在有仪器记录以来最温暖的时期——而且明确地说，我们的分析表明了这种持续的变暖，”Beaulieu说。“不过，如果说全球变暖正在加速，我们还无法在统计学上检测出这种加速。”该团队补充指出，他们的结论是，在全球水平上尚未检测到加速，但是可能并不适用于区域水平，对区域性变暖激增的严格检测应是未来研究的重点。
（文/牛静美）
【参考来源：】
Beaulieu et al.《近期全球变暖的激增尚未被检测到》《通讯-地球与环境》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01711-1
https://www.researchgate.net/publication/384906729_A_recent_surge_in_global_warming_is_not_detectable_yet
https://news.ucsc.edu/2024/10/global-warming-statistics.html
https://www.lancaster.ac.uk/news/global-warming-is-happening-but-not-statistically-surging-new-study-finds
