Augusti 2020 satte nya rekordhöga havstemperaturer (SST) i nordvästra Stilla havet och runt Japans kuster. En ny studie ledd av National Institute for Environmental Studies (NIES) forskare avslöjade att detta uppvärmningsrekord inte kunde hända utan mänskligt inducerade klimatförändringar.

Den nordvästra Stilla havets havsyta blir varm säsongsvis runt augusti varje år. Dock, den var oöverträffad hög i augusti 2020, enligt Japan Meteorological Agency och National Oceanic and Atmospheric Administration. De extremt höga SST:erna som överstiger 30°C, som varade till mitten av september, kan ha intensifierat tropiska cykloner som tyfonen Haisheng, orsakar allvarliga skador på de östasiatiska länderna. Även om mänskligt inducerade växthusgasutsläpp som koldioxid gradvis har värmt upp nordvästra Stilla havet sedan mitten av 1900-talet, det är fortfarande oklart hur mycket tidigare mänskliga aktiviteter kan öka sannolikheten för att sådana regionala rekordvarma SST:er uppstår.

"Att förstå den tropiska varmvattenexpansionen i Indo-Stillahavsområdet och Atlanten är avgörande för att projicera förändringar i egenskaperna hos tropiska cykloner och andra väderhändelser i framtiden, " sa Hideo Shiogama, en medförfattare och chef för Climate Risk Assessment Section vid Center for Global Environmental Research, NIES. "En kvantitativ utvärdering av vad som driver regionala extrema temperaturer som inträffat nyligen är nödvändig för att vidta lämpliga åtgärder för att minska utsläppen av växthusgaser och effekterna av den globala uppvärmningen."

Tidningen publicerad i Geofysiska forskningsbrev illustrerar den kvantitativa inverkan av växthusgaser som släpps ut av mänskliga aktiviteter på de oöverträffat höga SST:erna i nordvästra Stilla havet i augusti 2020. Genom att analysera flera observationsdatauppsättningar från 1901 till 2020 och ett stort antal experimentella utdata från den senaste tekniken numeriska klimatmodeller, en klimatforskargrupp vid NIES statistiskt uppskattade förändringar i förekomstsannolikheten för att nordvästra Stilla havet (120°E-180° och 20°N-35°N) tillstånd överstiger det rekordvarma SST i augusti 2020 från det förflutna till framtiden. Forskarna avslöjade att dess sannolikhet i det nuvarande klimatet ökade från en gång på 1000 år till en gång på 15 år på grund av klimatförändringar orsakade av människor.

Upptäcka mänskligt inducerade klimatförändringar

"De numeriska klimatmodellensemblerna är kraftfulla verktyg för att kvantitativt skilja mellan jordsystemets naturliga variation och klimatförändringar orsakade av mänskliga aktiviteter, " sa motsvarande huvudförfattare Michiya Hayashi, en forskarassistent vid NIES. Ensemblen av 31 klimatmodeller som deltar i den sjätte fasen av Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) består av en serie historiska experiment och framtidsscenarioexperiment framtvingade av växthusgas- och aerosolutsläpp från mänskliga aktiviteter och naturliga vulkaniska och solvariationer från 1850 till 2100. "Vi kan jämföra de historiska och framtida experimenten med en underensemble av klimatmodellerna CMIP6 som endast tvingats av de naturliga vulkaniska och solaktiviteterna för att uppskatta i vilken utsträckning klimatförändringar orsakade av människor har förändrat tillståndet i nordvästra Stilla havet fram till idag ."

"Den nordvästra Stillahavsuppvärmningen har pågått tydligt sedan 1980-talet, ", konstaterade Shiogama. "Uppvärmningshastigheten har accelererats under de senaste fyra decennierna eftersom de minskade aerosolutsläppen inte längre avbryter uppvärmningssignalen som tvingas fram av ökande koncentration av växthusgaser." Resultaten visar att CMIP6-ensemblen väl reproducerar den observerade långsiktiga förändring i nordvästra Stillahavsområdet Augusti SST inom intervallet för "en gång i 20-år"-händelser i de historiska simuleringarna. "SST:erna som överskrider det förindustriella intervallet observeras sällan under 1900-talet men har förekommit ofta sedan 2010, indikerar att mänsklig påverkan på nordvästra Stilla havet redan kan detekteras i observationer, " noterade en medförfattare Seita Emori, biträdande chef för Center for Global Environmental Research vid NIES.

Denna nya studie uppskattar att förekomstfrekvensen av höga SST:er i nordvästra Stilla havet som överstiger augusti 2020-nivån har ökat från en gång i 600 år under 1900-talet (1901-2000) till en gång i 15 år i det nuvarande klimatet (2001) -2020) med CMIP6-ensemblen. Å andra sidan, i underensemblen som bara tvingas fram av naturliga vulkaniska aktiviteter och solaktiviteter, frekvensen för 2001-2020 beräknas vara en gång på 1000 år eller mindre. "Den rekordhöga nivån av SST i nordvästra Stilla havet i augusti kunde ha inträffat ungefär en gång per 15 år 2001-2020, som observerats, men det inträffade troligen aldrig utan mänskligt inducerade växthusgaser eller på 1900-talet, sa Hayashi.

Viktigt, forskarna antyder också från framtidsscenarioexperimenten att 2020 års rekordhöga SST håller på att bli ett nytt normalt klimattillstånd i augusti i nordvästra Stillahavsområdet 2031-2050 när den globala genomsnittliga lufttemperaturen i förhållande till förindustriella nivåer skulle överstiga 1,5°C . I detta fall, det tropiska varma havets ytvatten, över 28°C, kan nå Japan, den koreanska halvön, Indiens västkust, östkusten av USA:s fastland, och väster om Hawaiiöarna. "Vi kan behöva förbereda oss för att leva med sådana varma havsförhållanden även om vi människor skulle kunna uppnå 1,5°C-målet i Parisavtalet, sa Hayashi.

"Den mänskligt inducerade havsuppvärmningen kan ha påverkat tropiska cykloner, ösregn, och marint liv från det förflutna till nuet och kommer att fortsätta i framtiden om inte enorma begränsningsåtgärder skulle implementeras, " tillade Emori. "Det är dags att vidta snabba åtgärder för att förändra vårt samhälle för att minska utsläppen av växthusgaser och för att anpassa sig till ett föränderligt klimat."