För första gången, forskare från Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) och fem andra organisationer har visat att mänsklig påverkan avsevärt påverkar storleken på den säsongsbetonade temperaturcykeln i det lägsta lagret av atmosfären.

För att visa detta, de tillämpade en så kallad "fingeravtrycksteknik". Fingeravtryck strävar efter att separera mänsklig och naturlig påverkan på klimatet. Det förlitar sig på mönster av klimatförändringar - typiskt mönster som är genomsnittliga över år eller decennier. Men i den nya forskningen som visas i 20 juli-upplagan av tidskriften Vetenskap , laget studerade säsongsbeteende, och fann att uppvärmning orsakad av människor avsevärt har påverkat den säsongsbetonade temperaturcykeln.

Forskarna fokuserade på troposfären, som sträcker sig från ytan till ungefär 16 kilometer i atmosfären vid tropikerna och 13 kilometer vid polerna. De övervägde förändringar över tid i storleken på den säsongsbetonade cykeln av troposfärisk temperatur på olika platser på jordens yta. Detta mönster ger information om temperaturkontraster mellan de varmaste och kallaste månaderna på året.

Bort från de dämpande effekterna av haven, regioner på mitten av latitud på kontinenterna på norra halvklotet har en stor säsongscykel av atmosfärstemperatur, med kyliga vintrar och varma somrar. Satellittemperaturdata överensstämmer med modeller som projicerar att detta säsongsbetonade "hjärtslag" blir starkare med mänskliga utsläpp av koldioxid.

Andra egenskaper som är gemensamma för observationerna och modellsimuleringarna är små förändringar i den tropiska säsongsbetonade temperaturcykeln, och en minskning av storleken på säsongscykeln i den antarktiska regionen.

"Våra resultat tyder på att tillskrivningsstudier med den föränderliga säsongscykeln ger kraftfulla och nya bevis för en betydande mänsklig effekt på jordens klimat, " sa LLNL:s klimatforskare och huvudförfattare Benjamin Santer.

Jordens klimat påverkas samtidigt av olika yttre och inre faktorer. Exempel på yttre påverkan är naturliga förändringar i solens energiproduktion och mänskligt orsakade ökningar av atmosfäriska koncentrationer av växthusgaser. Inre påverkan inkluderar ett brett spektrum av naturliga kretslopp, såsom El Niño/Southern Oscillation och Interdecadal Pacific Oscillation. Variationer i dessa och många andra interna och externa faktorer har drivit på förändringar i det historiska klimatet.

Sedan starten av forskning om klimatfingeravtryck i slutet av 1970-talet, forskare har använt mönsterigenkänningsmetoder för att upptäcka ovanligt stora förändringar i klimatet och för att tillskriva dessa förändringar olika yttre påverkan. Inledande studier koncentrerade sig på yt- och atmosfärstemperatur. Senare fingeravtrycksforskning tog hänsyn till förändringar i ett brett spektrum av variabler, inklusive havsvärmeinnehåll, den hydrologiska cykeln, atmosfärisk cirkulation, havsisens utbredning och beteendet vid extrema händelser.

I den nya forskningen, teamet undersökte modellsimuleringar som drivs av historiska förändringar i mänskliga faktorer. Ett framträdande inslag i dessa simuleringar är att på medelbreddgrader, storleken på den säsongsbetonade temperaturcykeln ökar markant. Denna ökning beror på större uppvärmning under varje halvklots sommarsäsong. I tur och ordning, större sommaruppvärmning på mitten av latitud verkar delvis bero på sommartorkning av landytan.

På grund av skillnader i värmekapaciteten hos land och hav, och eftersom det finns betydligt mer land på norra halvklotet, Ökningen av medellatitud i den säsongsbetonade temperaturcykeln är större på norra än på södra halvklotet. Liknande storskaliga mönster av säsongsbetonade cykelförändringar förekommer i satellittroposfärstemperaturdata. "Mönstermatchningen" mellan det mänskliga inflytandets fingeravtryck och satellitmönstren för säsongsbetonade cykelförändringar var mycket signifikant. Det var osannolikt att matchen berodde på naturlig inre klimatvariation.

De satellittroposfäriska temperaturdata som används i Vetenskap papper visar en global genomsnittlig årlig uppvärmning på ungefär 1,25 grader Farenheit från 1979 till 2016. Orsakerna till denna årliga genomsnittliga uppvärmningssignal har varit föremål för många tidigare studier. Men tills den nya forskningen genomfördes, ingen formell fingeravtrycksstudie hade utförts med den ändrade säsongscykeln av troposfärisk temperatur.