需要解释不同的温度变化数据集

Question

美国宇航局的温度记录显示温度升高。当我面对一个气候变化怀疑论者时，他回答说，这些数据已经经过了调整，有不同的数据集没有显示温度上升。

确切的回答是:

根据RSS、UAH和探空全球温度异常数据集，近20年没有出现全球变暖趋势;

http://www.woodfortrees.org/plot/rss/from:1996.6/to:2015.7/plot/rss/from:1996.6/to:2015.7/trend/plot/esrl-co2/from:1996.6/to:2015.7/normalise/trend/plot/esrl-co2/from:1996.6/to:2015.7/normalise

正如NOAA坦率承认的那样，GISS和HADCRUT4数据集为原始温度数据增加了热量，人为地保持了变暖趋势:

https://www.ncdc.noaa.gov/img/climate/research/ushcn/ts.ushcn_anom25_diffs_urb-raw_pg.gif

这听起来很合理。

熟悉气候科学的人能解释一下为什么有几个数据集，为什么他们说的是不同的东西，为什么NASA的数据集是正确的吗?

Answer 1

世界各地有几个气候数据集，两个在美国——NASA的GISTEMP和NOAA的MLOST，一个在英国——HadCRUT。这些是主要的数据集，但世界各地还有其他数据集，中国，日本等。

这些数据集在起始日期、包含的met站数量、插值程度以及解决海洋地区缺乏met站问题的方式上略有不同。

至于被“篡改”，这是一种微妙的恶意暗示，即数据是捏造的。这也是对参与其中的数千名气候科学家的科学诚信的侮辱，他们的目标，就像所有科学一样，是得到真相。当然，数据已经被“处理”了。插值缺失数据，保证数据集的一致性，是数据质量控制的重要组成部分。但从试图得出错误结论的意义上来说，还没有数据被“篡改”过。所有全球数据集的一个显著特征是，尽管存在微小差异，但它们都显示了全球温度加速的相同基本特征——“曲棍球棒图”。

有很多不诚实的行为，但不包括气候科学家。不诚实的是气候怀疑论者(更不用说科学上的无能)。

Answer 2

戈登·斯坦格的回答是这个问题的正确答案，但我想指出另一点。一开始，说“20年来没有出现全球变暖的趋势”是一个棘手的说法。有很多论文对此进行了讨论，但我认为这篇是一个很好的总结:
气候是变暖还是变冷?
从本质上讲，关键是气候变化很大，你可以看到几十年没有趋势，甚至是轻微的全球变冷;但长期趋势总是显示变暖。选择回归线的起点和终点来计算趋势是得到你想要的任何答案的简单方法。引用他们的摘要:

许多网站、博客和媒体文章都声称，气候不再变暖，现在正在变冷。在这里，我们表明，在观测记录的过去34年里，以及在20世纪和21世纪的气候模式模拟中，全球平均地表空气温度没有趋势甚至下降的时期是由于温室气体增加造成的。我们表明，21世纪的气候可以而且可能会产生10年或20年的周期，在此期间，全球平均地表空气温度没有显示出趋势，甚至在长期变暖的情况下略有下降。

Answer 3

大多数全球地表温度“异常”的估计来自NASA GISS网络数据库http://data.giss.nasa.gov/gistemp/station_data/．有一些站在100年的观测历史中显示出变冷的趋势，如下图所示:https://stevemosher.wordpress.com/2010/09/29/needs-chec/这被认为是正态的“钟形曲线”分布。

然而，正如在以前的讨论中所指出的，有几个例子表明，在相距仅50公里的相邻车站上发生了相反的趋势。这意味着地表台站的空间分布不足以重建温度场(平均值等)特征，因为空间采样不满足奈奎斯特-香农采样定理的条件。

为了获得正确的采样，观测站的位置必须至少相差50公里的一半，即全球距离约25公里。与地球表面有5×10⁸公里²在美国，25×25公里的电网应该有大约80万个车站。考虑到30%的陆地是干燥的，应该有大约24万个地面监测站才能对趋势进行科学合理的估计。这是需要收集的必要数据量的最保守估计。GISS网络在全球范围内只有不到6,000个站点，这意味着数据抽样不足40倍。

如果一个领域的样本严重不足，对数据集的选择性处理可能会导致任何结果，这就解释了各种估计之间的矛盾。