การตรวจจับและการระบุสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ระเบียบวิธีทางสถิติที่ใช้ในการระบุว่าสภาพภูมิอากาศมีการเปลี่ยนแปลงเกินกว่าความแปรปรวนตามธรรมชาติหรือไม่ และระบุสาเหตุที่เกิดจากมนุษย์และธรรมชาติที่รับผิดชอบต่อการเปลี่ยนแปลงนั้น

Definition

การตรวจจับคือการแสดงให้เห็นว่าสภาพภูมิอากาศมีการเปลี่ยนแปลงในเชิงสถิติเกินกว่าสิ่งที่ความแปรปรวนภายในจะสร้างขึ้นได้ และการระบุสาเหตุคือกระบวนการของการสร้างความมั่นใจในสาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดของการเปลี่ยนแปลงที่ตรวจพบนั้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกรอบการทำงานที่เป็นทางการสำหรับการพิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่สังเกตได้นั้นเป็นจริงหรือไม่ และอะไรคือสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงนั้น โดยจะกล่าวถึงการตรวจจับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงไม่น่าจะเกิดจากความแปรปรวนภายในเพียงอย่างเดียว และการระบุสาเหตุ ซึ่งเป็นการระบุสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงไปยังปัจจัยบังคับเฉพาะโดยใช้ลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังรวมถึงการใช้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศเพื่อประมาณความแปรปรวนภายในและการตอบสนองที่ถูกบังคับ ลักษณะเฉพาะเชิงพื้นที่และแนวตั้งที่จำแนกปัจจัยขับเคลื่อน และสาขาที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ของการระบุสาเหตุของเหตุการณ์สุดขีดแต่ละเหตุการณ์

Core questions

• การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่แท้จริงแตกต่างจากความแปรปรวนตามธรรมชาติอย่างไร?
• การเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ถูกระบุสาเหตุไปยังปัจจัยบังคับเฉพาะได้อย่างไร?
• ลักษณะเฉพาะใดที่แยกความแตกต่างระหว่างสาเหตุที่เกิดจากมนุษย์กับสาเหตุตามธรรมชาติ?
• เหตุการณ์สุดขีดแต่ละเหตุการณ์สามารถระบุสาเหตุไปยังการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้หรือไม่?

Key theories

การระบุลักษณะเฉพาะ (Fingerprinting)

ปัจจัยบังคับแต่ละปัจจัยสร้างรูปแบบการตอบสนองเชิงพื้นที่และเวลาที่มีลักษณะเฉพาะ ดังนั้นการจับคู่รูปแบบที่สังเกตได้กับลักษณะเฉพาะที่จำลองไว้จะระบุสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงไปยังสาเหตุที่เป็นไปได้

การระบุสาเหตุของเหตุการณ์เชิงความน่าจะเป็น

การเปรียบเทียบความน่าจะเป็นของเหตุการณ์สุดขีดในโลกจำลองที่มีและไม่มีอิทธิพลของมนุษย์จะวัดปริมาณว่าการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากมนุษย์เปลี่ยนแปลงความน่าจะเป็นหรือความรุนแรงของเหตุการณ์นั้นไปมากน้อยเพียงใด

Mechanisms

การตรวจจับจะเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้กับช่วงของความแปรปรวนภายในที่ประมาณจากการจำลองแบบจำลองระยะยาวและภูมิอากาศบรรพกาล โดยพิจารณาว่าตรวจพบแล้วหากอยู่นอกช่วงนั้น จากนั้นการระบุสาเหตุจะถดถอยการสังเกตการณ์เข้ากับรูปแบบการตอบสนองที่จำลองไว้สำหรับปัจจัยบังคับแต่ละปัจจัย โดยใช้ลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน เช่น การอุ่นขึ้นของโทรโพสเฟียร์ร่วมกับการเย็นลงของสตราโตสเฟียร์ ซึ่งแยกความแตกต่างระหว่างการบังคับจากก๊าซเรือนกระจกกับการบังคับจากพลังงานแสงอาทิตย์ ในขณะที่การระบุสาเหตุของเหตุการณ์จะเปรียบเทียบความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ที่จำลองในสภาพภูมิอากาศที่เป็นจริงและสภาพภูมิอากาศสมมติ

Clinical relevance

การตรวจจับและการระบุสาเหตุให้หลักฐานที่เข้มงวดว่าภาวะโลกร้อนเมื่อเร็วๆ นี้เกิดจากมนุษย์ เป็นพื้นฐานของข้อความแสดงความมั่นใจของ IPCC และให้ข้อมูลในการตัดสินใจทางกฎหมายและนโยบาย และการประเมินความเสี่ยงและความสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับสภาพภูมิอากาศมากขึ้นเรื่อยๆ

Evidence & guidelines

ตามแนวทางปฏิบัติที่ดี รายงานการประเมินครั้งที่หกของ IPCC ระบุว่าภาวะโลกร้อนที่สังเกตได้เกือบทั้งหมดตั้งแต่กลางศตวรรษที่ยี่สิบเกิดจากอิทธิพลของมนุษย์ และรายงานความมั่นใจที่เพิ่มขึ้นในการระบุสาเหตุของเหตุการณ์สุดขีดหลายเหตุการณ์

History

กรอบการทำงานการระบุลักษณะเฉพาะที่เหมาะสมของ Hasselmann ในช่วงปลายศตวรรษที่ยี่สิบทำให้การระบุสาเหตุมีพื้นฐานทางสถิติที่มั่นคง Santer และคณะได้แสดงให้เห็นลักษณะเฉพาะของมนุษย์ในทศวรรษ 1990 และทศวรรษ 2000 ได้เห็นการเพิ่มขึ้นของการระบุสาเหตุเชิงความน่าจะเป็นของเหตุการณ์สุดขีดแต่ละเหตุการณ์

Debates

ความน่าเชื่อถือของความแปรปรวนภายในที่ประมาณโดยแบบจำลอง

เนื่องจากการระบุสาเหตุขึ้นอยู่กับว่าแบบจำลองแสดงถึงความแปรปรวนตามธรรมชาติได้ดีเพียงใด การถกเถียงยังคงดำเนินต่อไปว่าแบบจำลองสามารถจับความแปรปรวนความถี่ต่ำได้เพียงพอหรือไม่เพื่อสนับสนุนการตรวจจับที่มั่นใจในระดับภูมิภาค

Key figures

• Gabriele Hegerl
• Klaus Hasselmann
• Benjamin Santer
• Peter Stott

Seminal works

• hegerl2010
• ipccar6wg1

Frequently asked questions

การระบุลักษณะเฉพาะของสภาพภูมิอากาศคืออะไร?

เป็นเทคนิคในการจับคู่รูปแบบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่สังเกตได้กับรูปแบบการตอบสนองที่แตกต่างกันที่คาดว่าจะเกิดจากปัจจัยขับเคลื่อนแต่ละปัจจัย เพื่อระบุว่าสาเหตุใดเป็นผู้รับผิดชอบ

คลื่นความร้อนครั้งเดียวสามารถถูกตำหนิว่าเกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้หรือไม่?

การระบุสาเหตุของเหตุการณ์ไม่สามารถตำหนิเหตุการณ์ทั้งหมดว่าเกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ แต่สามารถวัดปริมาณว่าภาวะโลกร้อนที่เกิดจากมนุษย์เปลี่ยนแปลงความน่าจะเป็นหรือความรุนแรงของเหตุการณ์นั้นไปมากน้อยเพียงใด โดยการเปรียบเทียบโลกจำลองที่มีและไม่มีภาวะโลกร้อน