Emergent constraint on equilibrium climate sensitivity from global temperature variability
Peter M. Cox et al 2018 in Nature
平衡態氣候敏感性（Equilibrium climate sensitivity, ECS）定義為大氣CO2濃度突然加倍後，氣候到達新平衡時全球平均溫度增加幅度。這個ECS一直是氣候變化領域的重要未知變量。這一數值在第五次IPCC評估報告中不確定性範圍很大（1.5~4.5K）。若ECS值高，那麼控制全球增溫2度內的目標就很難實現。本文中作者通過分析CMIP5模式和歷史時期溫度變化觀測數據，從中得出新的ECS數據為2.8K，其結果可用來constain氣候模式。若純從歷史觀測來估算ECS存在問題，如海洋熱吸收不確定性、氣溶膠；古氣候重建不確定性也大。作者之前提出一種基於模式emsemble模擬與實際觀測關係的方法來constrain模式碳敏感性（見Cox 2013 Nature）。類似的思路可應用到ECS上。作者藉助Hasselmann模型來進行分析。其中ECS與溫度對輻射強迫的響應（lambda）呈負相關關係，所以ECS的不確定性很大程度上來源於labmda。然後設定一些假設可以解出一個ECS的公式，其中有一項是反映全球溫度變率。利用真實觀測數據可估算出全球溫度變率，但其中有個輻射強迫項目不好估算，但作者發現在模式數據中輻射強迫項與另外一項結合的乘積與ECS有正相關性，於是正好利用這個正相關性斜率來做下近似。利用滑動窗口方法可以估算出模式模擬和觀測的溫度變率過去百年的變化，結合解出的公式，發現ECS高的模式其溫度變率也大，而低ESC模式變率與觀測更接近。然後通過ECS與溫度變率的散點圖，以觀測變範圍作為constain，就可以得到最符合觀測的ECS範圍。再利用PDF分布得出ECS為2.8K，同時也將ECS的不確定性範圍縮小到2.2~3.4K。研究結果指出真正ECS不會有之前不確定性範圍的上限那麼高。
注1：第一作者Peter M. Cox單位是College of Engineering, Mathematics and Physical Science, University of Exeter, Exeter EX4 4QF, UK.
注2：他也是Nature的常客和碳和氣候變化領域知名高引學者，google scholar引用3w+。
注3：這文章要完全看懂還不是很容易，需要些數據和相關背景知識。。。