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全球气温纪录

全球气温记录 （英语：Global temperature record）所谈的是地球在不同时段中其大气层和海洋温度的波动。自从更新世冰期结束之后，特别是在当前的全新世时期，科学界有许多对地球过往气温的估计。一些资讯可透过地质证据获得，可追溯到数百万年前的数据。最近由钻取的冰芯（英语：Ice core）所取得的资讯则涵盖80万年前至今的数据。古气候学研究取得涵盖12,000年前至今的资讯。进行树轮年代学和冰芯测量可提供1,000到2,000年前至今的证据。当人类自1850年开始规律性取得仪器测量地表气温（英语：Instrumental temperature record）以来，就留下相对详细的资讯。 当研究者于1880年左右对史蒂文生式百叶箱进行修改后，全球仪器测量气温即开始有统一性的做法。[2]

根据全球平均气温纪录及重建，显示中世纪温暖时期并非一全球现象，同时小冰期也非一独特的全球性时期，而是地球变暖之前的长期降温末期。[1]

地质证据（以百万年为单位的纪录）

 
根据从深海沉积物钻取岩心中的δ18O(二种氧稳定同位素氧-18和氧-16的比例)分析，将地球过去5百万年的气候重建，发现其与轨道强迫（英语：orbital forcing）（地轴倾斜度和地球绕太阳轨道形状的缓慢变化对气候的影响）的理论模型[3]及于南极洲沃斯托克站钻取的冰芯所得全球气温纪录吻合。[4]
主条目：地质气温记录（英语：Geologic temperature record）

从沉积物钻取的岩心显示出在较长的时间尺度上，冰期和间冰期的循环大约是于4,000万年前于南极洲冰河作用开始深化阶段中的一部分。北半球大陆冰盖于三百万年前开始成长，加强冰河作用深化及冰期与间冰期之间的循环。这种地球气候的逐渐变化在地球存在的45.4亿年中非常频繁，导致的因素复杂，常见的有大陆和海洋航道结构变化、地球倾斜角度改变与环绕太阳轨道形状改变，以及温室气体浓度的变动。

冰芯（涵盖远至过去80万年的纪录）

 
由欧洲钻取南极冰芯计划所侦测出的地球气温于过去80万年间的变化，地球气温与设定基线的差异（°C）在图右方显示。

科学界于地球多个地点钻取冰芯取得气温长期变化的记录：于1996年至2005年进行的欧洲钻取南极冰芯计划（英语：European Project for Ice Coring in Antarctica）（EPICA）取得80万年前的资料，许多其他地点钻取的冰芯包含有超过10万年的资料。 EPICA取得的冰芯涵盖八个冰期/间冰期循环。北格陵兰钻取冰芯计划（英语：North Greenland Ice Core Project）（NGRIP） 钻取的冰芯资料可追溯到超过10万年前的埃米安间冰期（英语：Eemian）（约13万至11万5千年期间）。虽然来自冰芯的大尺度讯号很清晰，但在解释细节以及将同位素变化与温度讯号联系起来方面则存在问题。

钻取冰芯的地点

 
全球钻取冰芯地点分布（资料来源：NOAA所属美国国家环境资讯中心）。[5]

隶属于美国国家海洋暨大气总署（NOAA）的世界古气候资料中心（World Paleoclimatology Data Center，WDC）[6]保存有世界极地和低纬度山区冰河和冰盖钻取的冰芯资料档案。

格陵兰冰芯记录

于格陵兰中部取得的冰芯（具有古气温计（英语：paleothermometry）的作用）资讯得知当时地表气温变化记录与其他气候代理所得者具有一致性，[7]显示全球气候变化迅速且广泛。升温阶段只需简单的步骤即可达成，而降温过程则需更多的前提和基础。[8]此外，于格陵兰取得的冰芯中拥有最清晰的气候快速变化记录，且在相同时间隔内比其他记录拥有更高的时间分辨率。[7]

科学家在探索格陵兰冰芯气泡中保存的气体时发现其中甲烷浓度明显高于同龄的南极洲样本中的，格陵兰与南极洲之间甲烷浓度的差异揭示于不同纬度间有不同的甲烷来源。[9]格陵兰冰芯记录中显示的甲烷浓度增加，表示全球湿地面积在过去年代中发生过巨大变化。[10]甲烷是温室气体中的一种，在全球暖化中发挥有重要作用。格陵兰冰芯记录中的甲烷变化无疑可对全球温度记录提供一种独特的洞见。

南极洲的冰芯记录

南极冰盖起源于始新世（大约始于5,600万年前-终于3,400万年前）晚期，于冰穹C钻探的冰芯获得80万年前的记录，是现今由南极洲取得最古老的冰芯。近年来有越来越多的新研究提供更古老但离散的记录。[11]由于南极洲冰盖所具有的独特性，在此处取得的冰芯不仅记录有全球气温变化，还蕴藏全球生物地球化学循环、气候动态和全球气候快速变化的大量资讯。[12]

将南极洲冰芯记录与当前气候记录之间作比较，可进一步将极地放大效应的作用证实。[13]虽然人类已在南极洲钻取冰芯，但由于南极洲面积广大，钻取点的密度仍相对不足。在更多的地点进行钻取是目前研究机构的首要目标。

低纬度地区的冰芯记录

于低纬度地区取得冰芯记录不像在极地地区取得那么常见，但这些记录仍为科学家提供许多有用的资讯。低纬度地区的冰芯通常于高海拔地区取得。在西藏昆仑山脉古里雅（Guliya）取得的冰芯记录是低纬度、高海拔地区取得最久远的记录，跨越时间超过70万年。[14]科学家根据这些低纬度地区的记录找到可证明末次盛冰期（LGM）的热带和亚热带地区比之前所知更为寒冷的证据。[15]此外，由低纬度地区取得的记录帮助科学家确认20世纪是过去1,000年来最温暖的时期。[14]

古气候（距今12,000年前）

 
地球过去1万2千年间的气温变化及相对稳定度。图右上的小方块显示过去2千年的变化。
主条目：古气候学

人们对地球历史中过去的气温进行过许多估计。古气候学领域包括古代气温记录。由于本文主要针对近期气温，而会聚焦在更新世冰河消退以后发生的事件。自从北半球长达一千年的新仙女木期（距今12,800年至11,500年的一段，持续达1,300年左右的冰期）冷却结束后，接续有为期一万年的全新世。其中包含约有4千年的全新世气候最适宜期（9,000年前至5,000年前），总体上其气温比20世纪更高，但全球自新仙女木期开始起已具有许多区域性差异。

树木年轮和冰芯（距今1,000至2,000年前）

透过测量气候代理可重建历史时期之前的温度记录。树木的年轮厚度、珊瑚生长、冰芯内同位素变化、海洋和湖泊中沉积物、洞穴沉积物、化石、冰芯、地球钻孔温度和冰河涵盖记录等的数值与气候波动有关。科学家由此对北半球进行过去2,000年的气候代理气温重建，并对南半球和热带地区进行更短时间尺度的气温重建。[16][17][18]

这些代理的地理分布范围必然稀疏，且有些代理对更快的波动会更敏感。例如树木年轮、冰芯和珊瑚通常在年度时间尺度上展现变化，但地球钻孔重建依赖热扩散率，小尺度波动会被掩盖。即使由最好的代理取得的数值也比观测记录中的最差时期所得少得多，并且重建的空间和时间分辨率会相对上更为粗糙。将测量到的代理与相关的变数（例如温度或降水量）作连接非常重要。将来将重叠时间段和区域的多个互补代理的资料集调整之后可产生更为完整的重建。[18][19]

目前科学家皆进行过过去2,000年前的代理重建，但对最近1,000年的重建有更多、更高品质的独立资料集提供支持。重建的结果显示：[18]

  • 过去25年的全球平均地表气温高于自公元1600年以来的任何可比较时期，甚至可追朔自公元900年以来的
  • 有个发生于公元1700年左右的小冰期
  • 有个发生于公元1000年的中世纪温暖期，但此并非全球现象。[20]

间接历史代理

除自然的数位代理（例如树木年轮厚度）之外，还有可用于推断气候变化的人类历史记录，包括： 泰晤士河冰冻博览会（英语：River Thames frost fairs）的报告、作物丰收和歉收记录、春天开花或羔羊出生的日期、异常的降雨和降雪以及异常的洪水或干旱。[21]此类记录可用于推断历史上的气温，但通常比自然代理更具定性的成分。

最近的证据显示西藏和冰岛之间的地区于公元前2,200年至2,100年之间曾发生突然且短暂的气候变化，有些证据显示是全球发生变化，而导致降温和降水减少，此被认为是导致埃及古王国崩溃的主要原因。[22]

卫星与气球侦测（20世纪50年代至今）

一气候螺旋（英语：climate spiral）(动画数据视觉化图形，用于"简单且有效的全球暖化进程展示"）显示地球于1880年至2021年间的每月差异变化。
主条目：卫星气温测量（英语：Satellite temperature measurement）

人类于1950年代开始利用气象气球装载无线电探空仪对不同高度的大气层进行测量，而取得全球气温的近似值。自1978年12月开始，装载于人造卫星上的微波探测装置（英语：microwave sounding unit）已产生可用于推断对流层温度的资料。

有几个小组对卫星资料进行分析，来估算对流层中的温度趋势。美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校(UAH) 和NASA资助的私人遥感系统公司（英语：Remote Sensing Systems） (RSS) 都发现全球有气温上升的趋势。

UAH发现对流层底层于1978年至2019年间的全球平均气温趋势为每十年上升0.130°C。[23]RSS则发现截至2011年1月，全球气温趋势为每十年上升0.148°C。[24]

科学家于2004年应用RSS的资料集时，发现气温趋势为每十年上升0.19°C。[25]另有人发现1978年至2005年间的气温趋势为每十年升高0.20°C。[26]

温度计（1850年至今）

 
由不同专业机构制作的全球仪器测量气温纪录曲线图，涉及全球变暖进程及升温程度，尤其是在长期趋势方面（由1850年起，或是由1880年起，迄今）有极高的相似度。
 
在1951年至2023年期间几个十年期中创下新高的地表气温纪录远超过创下新低的（显示季节变动）。[27]

本节摘录自仪器测量地表气温（英语：Instrumental temperature record）。

仪器测量地表气温指的是采用温度计和其他温度测量设备直接检测大气温度（英语：Atmospheric temperature）和海洋温度而记录下的地球气候温度。这种记录与使用气候代理资料（例如树木年轮和海洋沉积物）而间接重建的纪录不同。[28]经由仪器测量的数据是从分布全球各地数千个气象站、浮标和船舶所收集。虽然人类在许多人口稠密地区所做的测量密度很高，但在极地和沙漠等人口稀疏地区，以及非洲和南美洲的许多地区，观测站的分布却更为广泛。[29]史上的测量方式是使用水银或酒精温度计，再以手动记录方式进行，但现在越来越多会使用电子感测器进行测量，并自动将数据传输。全球平均地表气温记录通常以异常温度而非绝对温度的形式呈现。温度异常（英语：Temperature anomaly）是根据参考值（也称为基线期或长期平均值）来测量。例如常用的基准期是1951-1980年期间。

运行时间最长的记录是英格兰中部气温（英语：Central England Temperature）资料系列，从1659年即已开始。运行时间最长的准全球记录始于1850年。[30]也可使用各种方法测量高层大气的温度，包括使用气象气球、人造卫星和飞机发射的无线电探空仪。[31]人造卫星广泛用于监测高层大气的温度，但迄今并未常用于评估地表温度变化。近几十年来，由于对不同海洋深度进行广泛的温度采样，加上全球地表气温（英语：Global surface temperature）资料集，让科学界可估计海洋热含量。

记录显示由于人类造成的温室气体排放，全球平均地表气温呈上升趋势（即全球变暖）。根据多个独立制作的资料集，全球从1850年至1900年期间，到2011年至2020年期间的平均地表综合温度已升高1.09°C（范围：0.95至1.20°C）。[32]:5所显示的趋势是全球自1970年代以来，至少比过去2,000年中任一50年期间的增长速度都要快。[32]:8在此一长期上升趋势中，自然界内部的原因（例如圣婴-南方振荡现象、火山喷发）会导致短期变动，但会经常性出现历史新高。





参见

参考文献

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外部链接

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