氣候資料視覺化圖示回顧

這張不起眼的59年曆史的圖表揭示了大氣中二氧化碳水平持續攀升

斯克裡普斯海洋研究所,加州大學聖地亞哥分校

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


兩年前,基林曲線被確認為國家歷史化學地標。我寫了下面的帖子以紀念這一事件。此後,這條曲線揭示了什麼?大氣中二氧化碳水平仍在攀升,並不斷打破紀錄。

2015年6月6日至2017年6月6日的基林曲線。來源:斯克裡普斯海洋研究所,加州大學聖地亞哥分校



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氣候變化資料視覺化獲得國家地標地位(首次發表於2015年6月11日)

基林曲線是氣候學中的基準資料視覺化。圖表收藏家們常常偏愛其更年輕、可以說是名字更令人難忘的氣候視覺化表親——“曲棍球棒圖”,後者追蹤隨時間變化的溫度,但查爾斯·大衛·基林的二氧化碳濃度圖的重要性不應被遺忘。為此,2015年6月12日,美國化學學會在斯克裡普斯海洋研究所重新確認其為國家歷史化學地標。(另一次紀念活動於四月份在資料收集點,即美國國家海洋和大氣管理局的莫納羅亞觀測站舉行)。

截至2015年6月4日的基林曲線。來源:斯克裡普斯海洋研究所,加州大學聖地亞哥分校

正如紀念網站上所述,“基林的遺產包括一項持續至今的測量計劃,該計劃提供了大氣CO2濃度的權威記錄,是現代氣候科學的基石。基林曲線,即呈現這些資料的標誌性圖表,是人類對環境影響以及化石燃料在全球氣候變化中作用的有力象徵。”

基林是一位地球化學家,從1956年直到2005年去世一直隸屬於斯克裡普斯海洋研究所,他是一位真正的先驅。為了建立關於大氣中二氧化碳濃度的基線知識——長期目標是幫助確定溫室氣體排放的總體影響——基林於1958年3月開始在夏威夷、南極洲和加利福尼亞的站點使用紅外氣體分析儀測量CO2水平。他的初步發現於1960年發表,揭示了一種季節性模式,大氣中CO2水平在10月份處於低水平,並在5月份上升到高水平。這反映了北半球的植被週期。夏季更強勁的光合作用——以及植物對CO2的捕獲——之後是冬季較低水平的光合作用——以及大氣中CO2的積累。在美國夏威夷莫納羅亞氣象觀測站持續收集的資料證實了一個更長期的趨勢,這在早期就引起了基林的注意。CO2水平(當時和現在)持續攀升,導致季節性振盪模式疊加在穩步上升的曲線上。事實上,在2013年5月,水平達到了百萬分之400,這是至少80萬年以來的首次。而且我們似乎正在穩步朝著百萬分之450邁進,一些人認為,由於溫室效應,這個閾值將使我們比工業化前水平高出2攝氏度。

上述——以及可以說是更廣為人知的——曲棍球棒圖追蹤了溫度軌跡,該圖顯示了根據古氣候指標和近期溫度計讀數,北半球平均地表溫度隨時間的變化。它的受歡迎程度可能僅僅是因為人們更容易將溫度與二氧化碳水平聯絡起來。但是,關於古氣候重建值的有效性的後續辯論無疑激發了人們的興趣。由邁克爾·曼、雷蒙德·布拉德利和馬爾科姆·休斯於1999年首次發表,當在2001年聯合國政府間氣候變化專門委員會報告中突出顯示時,它進入了公眾意識。(有關完整原始報告的pdf下載,請點選此處)。它已成為氣候學家、懷疑論者和廣大公眾的標誌性圖形。2005年的一個變體如下圖所示,包括全球地表溫度預測,如聯合國環境規劃署和GRSI-Arendal在“重要的氣候圖形”中發表的那樣。

曲棍球棒圖的2005年變體。“溫度趨勢和預測”,作者:Philippe Rekacewicz,UNEP/GRID-Arendal,來自《重要氣候變化圖形更新》,2005年。

感謝美國化學學會表彰基林曲線,並提醒我,具有重大意義的科學視覺化通常是不起眼的折線圖,它們優雅地揭示了真正的明星——持久而細緻的資料收集。

Jen ChristiansenBuilding Science Graphics: An Illustrated Guide to Communicating Science through Diagrams and Visualizations(CRC Press)一書的作者,也是大眾科學的高階圖形編輯,她在那裡指導和製作圖解說明圖和資料視覺化。1996年,她在紐約市的大眾科學開始了她的出版職業生涯。隨後,她搬到華盛頓特區,加入國家地理雜誌的工作人員(最初是助理藝術總監-研究員的混合角色,然後是設計師),花了四年時間作為自由科學傳播者,並於2007年回到大眾科學。Christiansen就各種主題進行演講和寫作,包括調和她對藝術和科學的熱愛,以及她對Joy Division樂隊專輯Unknown Pleasures封面上脈衝星圖的更多瞭解的追求。她擁有加州大學聖克魯茲分校的科學傳播研究生證書,以及史密斯學院的地質學和工作室藝術學士學位。在Bluesky上關注Christiansen @jenchristiansen.com

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