科学家对全球气温的测量 （一 ）

前言

关于气候变迁的复杂问题，牵扯了科学， 经济，工业，生计各个方面。  我准备抱着科学的态度系统地学习。 从最基本的话题写起， 一个话题一个话题地搞清楚，尽量深入浅出地讲明白。

本文主要简单介绍三个国家四个相对独立机构的科学家对1880年以来对全球气温的测量。 介绍数据的收集，处理与计算，并讨论测量结果， 不讨论气温变化的前因后果。

基本介绍。

1850年后， 对全球气温的测量大致是在地球表面（包括陆地和海面）上测量。  目前全世界通用的一共有四组全球气温数据。 他们的基本情况见下表。 其中含有链接，你若有兴趣可以点击查看详情。

 

机构英文简写	中文	数据名称	收集点数量	开始收集时间
UKMet	英国气象局	HadCRUT4	5500	1850
NASA	美国航天局	GISTEMP	6300	1880
NOAA	美国海洋气象局	MLOST	7000	1880
JMA	日本气象厅	COBE-SST	N/A	1891

 

测量结果如下图所示

你也许注意到，纵坐标是Average Temperature Anomaly （温差--也可以说是气温变化）.  也就是显示的是温度相对基本线的平均变化。 基本线基本是30年的平均气温， 而不是绝对气温。 这么做的原因是，测量站的位置和海拔对绝对温度有更多的影响，而对温差的影响要小。 用温差减少了一些不确定因素，使测量更准确可靠。  具体请见解释。 说明。以上四组数据的本来用的基本线是不同的。 在这张图里， 科学家把四组数据综合起来用1951 到1980的平均值做基本线(上图横轴的位置)。

 

数据处理。

四组数据对地球的覆盖面是不同的。  NASA覆盖了全球99%的地表，而JMA只覆盖了85%，特别是缺少了对北极与南极的测量。  四组数据对缺失的数据处理也是不一样的。 美国的两个机构是用统计方法综合周边数据填补空白。 英国的数据是不填补空白(也就是假设空白处的温差等于全球平均的温差).  这两种做法各有各的优点与缺点。  我觉得在这里不需要纠结这些具体做法。  有两点说明。1 科学家在做测量的时候考虑会以认真负责的态度很多问题，会比普通人考虑的问题多得多，力求得到正确的答案。 2. 四组数据的来源，处理方法不同，机构不同，但得到的答案基本一致。 并且对他们之间的差异也有详尽的解释， 让人对他们的结论更有信心。

然后科学家再对每个测量站的温差加权平均(每个测量站所代表的面积是不同的)分别计算出北半球和南半球的温差最后再综合平均计算全球的温差。

卫星测量。

1979年科学家开始用卫星测量地球表层10公里内， 也就是对流层的温度。 一开始的结论好像是地球的温度在下降。 后来发现了错误, 比如说是测量仪器卫星的不完善。包括原作者在内的科学家发表了更正。 现在四个科学家小组正在继续跟踪用卫星测量全球的温度。得到的结论与地表测量的结果一致。  

文献

本文基本是基于下面这个文章的介绍。How Do Scientists Measure Global Temperature?