Кіріспе
Жердің климаттық жүйесінің температурасын және басқа уақыт өлшемдеріндегі температура өзгерістерін қамтамасыз ететін жеріндегі өлшеулер. Инструменталды температуралық жазба – ауа және мұхит температурасының тікелей өлшеміне негізделген Жердің климатындағы температураның тіркелмесі. Инструменталды температуралық жазба ағаш сақиналары және теңіз шөгінділері сияқты климаттық прокси деректерді пайдалана отырып, жанама реконструкцияларды қолданбайды. Оның орнына, деректер мыңдаған метеорологиялық станциялардан, буйлардан және бүкіл әлемдегі кемелерден жиналады. Халық тығыз қоныстанған аймақтарда өлшеу пункттерінің концентрациясы жоғары болады. Керісінше, температураны бақылау полярлық аймақтар мен шөлдер сияқты сирек қоныстанған аймақтарда, сондай-ақ Африка мен Оңтүстік Американың көптеген аймақтарында кеңірек тараған. Бұрын термометрлерді қолмен оқып температураны тіркеуге болар еді. Бүгінде өлшеулер көбінесе деректерді автоматты түрде жіберетін электрондық сенсорлармен байланыстырылады. Жер бетінің температурасы деректері абсолюттік мәндер емес, аномалиялар түрінде ұсынылады. Температура аномалиясы эталондық мәнмен (базалық кезең немесе ұзақ мерзімді орташа) салыстырылады. Мысалы, жиі қолданылатын базалық кезең – 1951 жылдан 1980 жылға дейінгі кезең. Ең ұзақ сақталған температуралық жазба – 1659 жылдан басталатын Орталық Англия температуралық деректер сериясы. Күнделікті жаһандық жазбалар 1850 жылдан басталады. Жоғарғы атмосферадағы температураны өлшеу үшін әртүрлі әдістер қолданылады, оларға ауа шарымен ұшырылатын радиозондтар, әртүрлі спутниктер және ұшақтар жатады. Спутниктер жоғарғы атмосферадағы температураны қадағалай алады, бірақ жер бетіндегі температура өзгерісін өлшеу үшін олар жиі қолданылмайды. Жер бетінің жаһандық температуралық жиынтығын толықтыру үшін әртүрлі тереңдіктегі мұхит температурасы өлшенеді. Бұл деректер сондай-ақ мұхиттың жылу мазмұнын есептеу үшін де қолданылады. Деректер адамның қызметінен шығатын парниктік газдардың нәтижесінде жаһандық жер бетінің орташа температурасының (яғни, жаһандық жылыну) өсуінің айқын тенденциясын көрсетеді. Көптеген тәуелсіз деректер жиынтығына сүйенсек, 1850–1900 жылдардан 2011–2020 жылдарға дейін жер беті мен мұхиттың орташа температурасы 1,09 °C-қа (диапазон: 0,95–1,20 °C) жоғарылаған. Инструменталды температуралық жазба ауа температурасы мен мұхит температурасының тікелей, құралдық өлшеулеріне негізделген, ағаш сақиналары және мұхит шөгінділері сияқты климаттық прокси деректерді пайдалана отырып жасалған жанама реконструкциялардан ерекшеленеді.
temperature changes on other time scales
The instrumental temperature record is a record of temperatures within Earth's climate based on direct measurement of air temperature and ocean temperature. Instrumental temperature records do not use indirect reconstructions using climate proxy data such as from tree rings and marine sediments. Instead, data is collected from thousands of meteorological stations, buoys and ships around the globe. Areas that are densely populated tend have a high density of measurements points. In contrast, temperature observations are more spread out in sparsely populated areas such as polar regions and deserts, as well as in many regions of Africa and South America. In the past, thermometers were read manually to record temperatures. Nowadays, measurements are usually connected with electronic sensors which transmit data automatically. Surface temperature data is usually presented as anomalies rather than as absolute values. A temperature anomaly is presented compared to a reference value, also called baseline period or long term average). For example, a commonly used baseline period is the time period from 1951 to 1980. The longest running temperature record is the Central England temperature data series, which starts in 1659. The longest running quasi global records start in 1850. For temperature measurements in the upper atmosphere a variety of methods can be used. This includes radiosondes launched using weather balloons, a variety of satellites, and aircraft. Satellites can monitor temperatures in the upper atmosphere but are not commonly used to measure temperature change at the surface. Ocean temperatures at different depths are measured to add to global surface temperature datasets. This data is also used to calculate the ocean heat content. The data clearly shows a rising trend in global average surface temperatures (i. e. global warming) and this is due to emissions of greenhouse gases from human activities. The global average and combined land and ocean surface temperature show a warming of 1.09 °C (range: 0.95 to 1.20 °C) from 1850–1900 to 2011–2020, based on multiple independently produced datasets.]] Instrumental temperature records are based on direct, instrument based measurements of air temperature and ocean temperature, unlike indirect reconstructions using climate proxy data such as from tree rings and ocean sediments.
1850 жылғы әлемдік рекорд
Жер бетінің температурасына жақын жердегі, шамамен жаһандық қамтумен сенімді аспаптық жазбалардың бар кезеңі, әдетте, 1850 жыл шамасында басталады деп есептеледі. Одан бұрынғы жазбалар да бар, бірақ олардың қамту аймағы шектеулі, көбінесе Солтүстік жарты шармен ғана шектелген және аспаптар стандартталмаған. Бұл жазбадағы температуралық деректер құрлықтағы станциялар мен кемелерден алынған өлшемдерге негізделген. Құрлықта температура электронды сенсорлар немесе сынап немесе спирт термометрлері арқылы өлшенеді, олар қолмен оқылады, ал аспаптар тікелей күн сәулесінен Стивенсон экраны сияқты қорғаныс құрылыстарымен қорғалады. Теңіз деректері теңіз температурасын өлшейтін кемелерден тұрады, көбінесе кеме корпусына орнатылған сенсорлар, қозғалтқыш кіреберістері немесе шелектерден алынған мәліметтерді қамтиды, сондай-ақ жақында бекітілген және жүзіп жүрген буйлардан алынған өлшемдер де бар. Құрлықтағы және теңіздегі деректерді салыстыруға болады. Құрлықтағы және теңіздегі өлшемдерді жүргізу және аспаптарды калибрлеу ұлттық метеорологиялық қызметтердің жауапкершілігінде. Әдістерді стандарттау Дүниежүзілік метеорологиялық ұйым (және бұрынғысы – Халықаралық метеорологиялық ұйым) арқылы жүзеге асырылады. Метеорологиялық бақылаулардың көп бөлігі ауа райын болжау үшін қолданылады. Еуропалық орта мерзімді ауа райы болжау орталығы сияқты орталықтар өздерінің қамту карталарын дереу көрсетеді, ал Хэдли орталығы 2000 жылдың орташа қамтуын көрсетеді. 20-шы және 19-шы ғасырлардың басындағы қамту көлемі айтарлықтай төмен болған. Температура өзгерістері орналасқан жеріне қарай мөлшері мен бағыты бойынша әртүрлі болғанымен, әртүрлі жерлерден алынған мәліметтер біріктіріліп, жаһандық орташа өзгерістің шамасы есептеледі.
Абсолюттік температуралар және аномалиялар
Жер бетінің орташа температурасы туралы мәліметтер, әдетте, абсолюттік температура ретінде емес, аномалия ретінде ұсынылады. Температура аномалиясы эталондық мәнге (базалық кезең немесе ұзақ мерзімді орташа) сәйкес өлшенеді. Мысалы, жиі қолданылатын базалық кезең – 1951–1980 жылдар. Сондықтан, егер сол кезеңдегі орташа температура 15 °C болса, ал қазір өлшенген температура 17 °C болса, онда температура аномалиясы +2 °C болады. Температура аномалиялары орташа жер беті температурасын есептеу үшін пайдалы, себебі олар үлкен қашықтықтарда (шамамен 1000 км) жоғары корреляцияға ие. Яғни, аномалиялар үлкен аумақтар мен қашықтықтардағы температура өзгерістерін көрсетеді. Керісінше, тіпті қысқа қашықтықта да абсолюттік температура айтарлықтай өзгереді. Аномалияға негізделген деректер жиынтығы, абсолюттік мәндерге негізделгенге қарағанда, бақылау желісіндегі өзгерістерге (мысалы, ерекше ыстық немесе суық жерде жаңа станция ашылуы) аз сезімтал болады. 1961–1990 жылдарға арналған Жердің орташа абсолюттік температурасы құрлықтағы, мұхиттардағы және теңіз мұзы аймақтарындағы жер бетіне жақын ауа температурасының орташа мәндерінің кеңістіктік интерполяциясы арқылы есептелді, ең жақсы бағасы 14 °C (57.2 °F). Бұл баға белгісіз, бірақ нақты мәннен 0.5 °C-қа жуық болуы мүмкін.
Ішкі климаттың өзгергіштігі және жаһандық жылыну
Бұқаралық ақпарат құралдарында көтерілген мәселелердің бірі – жаһандық жылынудың "1998 жылы тоқтағаны" туралы пікір. Бұл көзқарас ішкі климаттың өзгеруін ескермейді. Ішкі климаттың өзгеруінің мысалы – Эль-Ниньо-Оңтүстік тербелісі (ENSO). 1998 жылғы Эль-Ниньо ерекше күшті болды, мүмкін 20-шы ғасырдың ең күштілерінің бірі, және 1998 жыл сол кезде әлемдегі ең жылы жыл болды, бұл көрсеткіш айқын басымдықпен ерекшеленді. Мысалы, 2007-2012 жылдар аралығындағы суыну Ла-Нинья сияқты климаттың ішкі өзгерулерінің нәтижесі болуы мүмкін. Ла-Нинья жағдайларын анықтайтын, орташа температурадан төмен теңіз бетінің ауданы, құбылыс жеткілікті күшті болса, жаһандық температураны төмендетуі мүмкін.
Жерсеріктік температуралық жазбалар
Климаттық модельдердің ең соңғы симуляциялары жаһандық орташа температураның өзгеруіне қатысты әртүрлі нәтижелерді көрсетеді. Кейбір модельдер тропосферадағы жылынуды жер бетіндегіден артық көрсетеді, ал аздаған симуляциялар керісінше нәтиже береді. Бұл модельдердің нәтижелері мен жаһандық масштабтағы бақылаулардың арасында ешқандай негізгі қайшылық жоқ. Тропосфераның жылыну қарқынын нашар көрсететін спутниктік деректер бұрын модельдік болжамдармен келіспеген деп есептелген; алайда, спутниктік деректерге түзетулер енгізілгеннен кейін, қарқындар қазір ұқсас.
Температураны өлшейтін стансалардың орналасуы
АҚШ Ұлттық ауа райы қызметінің кооперативтік бақылаушылар бағдарламасы жер беті температуралық стансаларының құрал-жабдықтарына, орналасуына және есеп беруіне қатысты минималды стандарттарды белгілеген. Қолда бар бақылау жүйелері жылдық температура өзгерістерін, мысалы, Эль-Ниньо немесе жанартау жарылыстарынан туындаған өзгерістерді анықтай алады. 2006 жылы жасалған тағы бір зерттеуде температуралық деректердің жергілікті және аймақтық дұрыстығын тексеруге арналған қолданыстағы эмпирикалық әдістер станция жазбаларындағы қателіктерді анықтау және жою үшін жеткілікті екендігі, ал мұндай түзетулер ұзақ мерзімді трендтер туралы ақпаратты сақтауға мүмкіндік беретіні көрсетілді. 2013 жылғы зерттеуде қалалық қателіктерді есепке алуға болатыны және барлық қолжетімді станса деректері ауылдық және қалалық деп бөлінгенде, екі температуралық жиын да негізінен үйлесімді екені анықталды.
Тенденциялар мен болжаулар
2015-2021 жылдар аралығындағы жеті жылдың әрқайсысы 2014 жылға дейінгі кез келген жылдан анық түрде жылырақ болды, және осы тенденция алдағы уақытта да сақталуы күтілуде (яғни, 2016 жылғы рекорд 2026 жылға дейін жаңасымен ауыстырылады). 2021 жылы Дүниежүзілік метеорологиялық ұйым жариялаған онжылдық болжамда 2021-2025 жылдар аралығында 1,5°C-тан жоғары температураның болу ықтималдығы 40% деп көрсетілген. Парниктік газдар эмиссиясының ең төмен деңгейі сақталса, жаһандық жылыну 21 ғасырдың соңына қарай 1,0°C-тан 1,8°C-қа дейін жетеді деген үміт бар. Орташа сценарий бойынша жаһандық жылыну 2,1°C-тан 3,5°C-қа дейін, ал парниктік газдар эмиссиясының ең жоғары деңгейі сақталса, 3,3°C-тан 5,7°C-қа дейін жетеді.
Аймақтық температураның өзгеруі
Климаттың өзгеруі жер шарында біркелкі болмайды деп күтілуде. Атап айтқанда, құрлық аймақтары мұхиттардан жылдамрақ өзгереді, ал солтүстік жоғары ендіктер тропиктерден жылдамрақ өзгереді. Глобалды жылыну аймақтық климатқа үш негізгі жолмен өзгерістер енгізеді: мұздың еруі, су айналымының (булану және жауын-шашын) өзгеруі және мұхиттардағы ағымдардың өзгеруі.