RealClimate: NOAA に該当

2023 年 4 月 23 日、ギャビン 55 コメント

対流圏下部衛星記録への新規参入者が実際に何を意味するのでしょうか?

今年の初めに、NOAA-STAR グループが MSU TMT 衛星検索の新しいバージョン (v5.0) を作成したことに注目しました。これは、以前のバージョン (4.1) からはかなり根本的に変化しました。 v5 は、UAH および RSS 検索の中で最も高い傾向を示した v4.1 に比べて、顕著に低い傾向を示していることがわかります。 新しいバージョンについて説明した論文 (Zou et al., 2023) が 3 月に発表され、これにより、更新された TMT および TLS レコード (バージョン 4.1 に存在していた) だけでなく、新しい TLT (温度) も利用できるようになりました。対流圏下部）の記録（1981 年から現在まで）。 更新された TMT シリーズはモデル データの比較ですでに紹介されていますが、コンテキスト内の新しい TLT データはまだ示されていません。

読者は、TLT 積が名目上、地表から最大 5km 程度までの大気温度異常の加重平均であることを思い出していただけるでしょう。 重み付けは陸地と海洋の間で、また地形や表面の種類に応じて少し異なります (一部のモデルと観測の比較ではこれが考慮されていますが、多くの場合、グローバルに均一な重み付けで十分です)。 機器のオフナディアスキャンを使用する測定の性質により、他の MSU 製品よりも検索にノイズが多くなり、それらの問題に対処するのに時間がかかりました。 長年の経験を持つ人の中には、精度に対する自信過剰な主張、軌道減衰による系統的な偏りの発見、修正、独立した複製とさらなるエラー、さらなる修正などを含む、かなり激動の歴史を思い出す人もいるかもしれません。この歴史は、今ではあらゆる主張を和らげるはずです。構造的な不確実性がついに解消されたことはわかりますが、それがどこに現れているのかをもう少し深く掘り下げる価値があります。

TLT 内の相違点

まず、3 つの TLT バージョンをどのように比較するのでしょうか? 3 つの線がどこでどのように異なるかを強調するために、このグラフの 2 つのバージョンを作成しました。 確かに、それは単に直線的な傾向が変化するというほど単純ではありません。

予想通り、年ごとの変動は非常に似ていますが、1996 年から 1999 年の間には顕著な相違があり、これは (主に) 大きな軌道ドリフトと機器ドリフトがあった NOAA-14 からのデータの扱いに関連しています。 1995 年以前の傾向 (UAH、RSS、NOAA-STAR それぞれ 0.07/0.14/0.16 ℃/dec) と 2001 年以降 (0.14/0.20/0.17 ℃/dec) の傾向も製品によって異なります。 したがって、UAH と NOAA-STAR の間の全期間傾向 (1981 年から 2022 年) の類似性は、いくぶん偶然の一致 (0.14/0.20/0.13 ℃/dec) であり、1988 年までの NOAA-STAR のより大きな傾向と、1988 年までのより小さな傾向で構成されています。 2000 年以降、過去 20 年間でわずかに大きな傾向が見られました。 この差異の不均一性は、記録の構築方法における構造的な不確実性である可能性が非常に高く、3 つの製品の傾向の範囲は、実際の不確実性を過小評価している可能性があります。 「正しい」答えが多数決で決まる民主主義ではありません！

キッチンシンクの比較

TLT の新しい記録は、表面上の記録とどのように比較されますか? ここでは、現場の地表データ記録 (GISTEMP、HadCRUT5、NOAA NCEI)、ラジオゾンデ、再分析 (ERA5 および JRA55)、および (短期間での) AIRS 衛星検索と比較できます。 これらにはそれぞれ独自の問題がありますが、問題を解決するための豊富な独立したデータがもたらされます。 上記と同様に、ベースラインが異なる 2 つのバージョンのグラフを含めます。

これらのグラフから圧倒的に印象に残るのは、年ごとの変動だけでなく、これらすべての記録が類似していることです。 確かに上昇傾向はわずかに異なりますが、それらはすべて同じ気候変動を表していることがわかります。 興味深いことに、TLT 記録は他の独立したデータセットの広がりを一括して示しており、衛星検索 (AIRS データの異なるバージョンを含む) では構造的不確実性が単純に大きいことを示唆しています。

しかし、なぜそうなる必要があるのでしょうか? 歴史的には、地表観測点や海洋データにおける非気候影響（観測点の移動、都市部の暖房、機器の変更など）について多くの議論が行われてきました。これらは重要な影響ですが、局所的な影響が多いです。 世界中のステーションが同時に移動したわけではなく、機器の変更はさまざまな場所でさまざまな時期に行われ、都市化された地域はさまざまな速度と時期に発生しました。 したがって、これらの問題について人が行うことの影響は、ほとんどが局地的な影響を及ぼします。 より大きな影響を与える体系的な変化があり、たとえば 1930 年代/40 年代/50 年代の海運におけるデータソースの変更や、機器の誤差と海洋の範囲のエイリアシングなど、これらの修正が世界平均値に対する調整の影響を支配しています。表面温度の傾向。

ここで、TLT 衛星データがどのように処理されるかを考えてみましょう。 軌道減衰、軌道ドリフト、計器校正ドリフトなどについて、時系列の各衛星 (現在は最大 16 個の計器) の補正があります。連続する衛星間にはある程度の重複がありますが、どのような補正が必要か、また何を補正する必要があるかについては依然として不確実性があります。その修正には情報源を使用する必要があります。 覚えておくべき重要な点は、これらの不確実性のそれぞれが衛星記録の長さと全体に当てはまり、異なる選択は異なる傾向につながるということです。 したがって、衛星補正の不確実性は、ほぼ常に、長期的な世界的傾向に影響を及ぼします。

AIRS衛星記録も興味深い。 これは、NASA のアクア衛星に搭載された 1 つの機器からのもので、昨年までは制御された非漂流軌道上にありました。 これは、MSU/AMSU 機器に影響を与える問題の一部が適用されないことを意味します。 ただし、取得のさまざまなバージョン (v6 から v7 など) の傾向は非常に変化する可能性があります。 この場合、検索アルゴリズムと、雲や表面放射率の変化などの交絡効果の処理に不確実性が生じます。 私が理解しているところによると（もし私が間違っていたら誰かが訂正してください！）、AIRS の検索は、（現実的な）事前の大気プロファイル（表面温度、温度の鉛直プロファイル、湿度、雲量、エアロゾル、オゾンなど）を仮定することによって機能します。これによりスペクトル信号を計算できるため、実際に取得したデータに見られる (小さな) 偏差を入力の小さなデルタと簡単に関連付けることができます。 しかし、以前のプロファイルが実際のプロファイルから遠ざかるほど、検索はより複雑になり、エラーが発生しやすくなります。 バージョン 6 では、以前のプロファイルはすべて時系列の初期部分からのものでした。これは、初期の数年間はかなり正確な取得が可能でしたが、その後の数年間 (すべての入力に気候傾向が含まれる) の精度が低下したことを意味します。 バージョン 7 では、以前のプロファイルの時間間隔がより適切になり、不確実性が平準化され、傾向にも影響を与えました。 他にも変更された処理ステップがありました。 ただし、重要なのは、アルゴリズムの変更はレコード全体に影響を与えるため、傾向に体系的な影響を与える可能性があるということです。

したがって、NOAA-STAR からの新しいバージョンの TLT 記録の追加は、これらの記録における継続的な構造的不確実性を強調するのに役立ち、表面温度の記録とは異なり、「正しい」方向への収束が（まだ）見られていないことは明らかです。と答えます。

これから何が起こるのでしょうか？

不確実性の推定値がさらに改善されることは期待できるでしょうか? 絶対に。 多くの地表ステーションベースの製品 (特に HadCRUT5、GHCN、および ERSST 製品) では、それぞれが補正でわずかに異なる選択をした製品のアンサンブルを作成するモンテカルロ アプローチを使用して、より優れた不確実性モデルが開発されています。合理的な範囲）。 衛星データセットについても同様のことがあれば非常に興味深いでしょう。 この取り組みは計算コストが高く、完了するには細部に多くの注意を払う必要があります (特定のモデル内の異なるパラメーターだけでなく、補正のための異なるモデルのカプセル化を含む)。しかし、これがキャプチャのゴールド スタンダードとみなされ始めています。複雑で非線形のデータ処理ワークフローがある場合の「実際の」構造的不確実性。 このスペースをご覧ください。

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