來自勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)和其他五個組織的科學家們首次表明，人類的影響對大氣最低層的季節性溫度循環的大小產生了重大影響。為了證明這一點，他們採用了所謂的“指紋”技術。指紋識別旨在區分人類和自然對氣候的影響。它依賴於氣候變化的模式——通常是多年或幾十年的平均模式。在《科學》上發表的一項新研究中，研究小組研究了季節性的行為，發現人類引起的變暖對季節性溫度週期有顯著的影響。研究人員關注的是對流層，對流層從地表延伸到熱帶大氣中大約16公里，兩極大約13公里。
考慮了在地球表面不同位置對流層溫度的季節性循環的大小隨時間的變化。這個模式提供了一年中最熱和最冷月份之間的溫度對比的信息。除了海洋的緩和作用外，北半球中緯度地區的大氣溫度有一個大的季節性循環，冬季寒冷，夏季炎熱。衛星溫度數據與預測的模型一致，該模型預測，隨著人類排放的二氧化碳，這種季節性的“心跳”正在變得更加強烈。觀測和模型模擬的其他共同特徵是熱帶季節溫度週期的微小變化，以及南極地區季節週期大小的減少。LLNL氣候科學家和首席作家本傑明·桑特說：我們的研究結果表明，對季節週期變化的歸因研究為人類對地球氣候的重大影響提供了強有力的、新穎的證據。
對流層溫度年循環振幅的趨勢，趨勢是在1979年至2016年期間計算的，是歷史模擬的大型多模型集成的平均值。最顯著的特徵是兩個半球的年週期振幅(紅色顯示)在中緯度的增加，在衛星溫度數據中也出現了類似的中緯度上升，趨勢疊加在NASA的“藍色大理石”圖像上。圖片：Lawrence Livermore National Laboratory
地球的氣候同時受到外部和內部因素的影響。外部影響的例子包括太陽能量輸出的自然變化和大氣中溫室氣體濃度的人為增加。內部影響包括廣泛的自然週期，如厄爾尼諾/南方濤動和年代際太平洋濤動。這些因素以及許多其他內部和外部因素的變化推動了歷史氣候的變化。自20世紀70年代末氣候指紋研究開始以來，科學家們一直使用模式識別方法來檢測氣候異常巨大的變化，並將這些變化歸因於不同的外部影響。初步研究集中在地表和大氣溫度。後來的指紋研究考慮了各種變量的變化，包括海洋熱量、水文循環、大氣環流、海冰範圍和極端事件的行為。在新的研究中，研究小組檢查了由人類因素的歷史變化驅動的模型模擬。這些模擬的一個顯著特徵是在中緯度地區，季節溫度循環的大小顯著增加。這種增加是由於每一個半球夏季溫度升高的結果。
反過來，更大的中緯度夏季變暖似乎部分是由於夏季陸地表面的乾燥。由於陸地和海洋的熱容量不同，而且由於北半球陸地的數量大大增加，北半球的季節溫度週期中緯度的增加要比南半球的增加得多。在衛星對流層溫度數據中也出現了類似的大規模季節性週期變化模式。人類影響指紋與季節週期變化的衛星模式之間的“模式匹配”意義重大，這場比賽不太可能是由於自然的內部氣候變化。科學論文使用的衛星對流層溫度數據顯示，1979年至2016年，全球平均年平均變暖約為華氏1.25度。這種每年平均變暖信號的原因一直是許多先前研究的主題。但是，在新研究進行之前，對對流層溫度變化的季節週期沒有進行正式的指紋研究。
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