Abstrak
Suhu rata-rata global menghangat dengan cepat selama tahun 2023, menjadikan tahun 2023 sebagai tahun terhangat kedua yang pernah tercatat dengan suhu 1,45°C di atas suhu iklim praindustri, dan tahun 2024 menjadi tahun pertama yang pernah tercatat yang melampaui 1,5°C. Di sini kami mengeksplorasi kemungkinan, mekanisme, dan prediktabilitas pemanasan cepat selama tahun 2023 dengan simulasi CMIP dan ansambel prakiraan yang digabungkan sepenuhnya yang diinisialisasi pada tanggal 1 November 2022. Pemanasan tahun ke tahun (Y2Y) untuk paruh kedua tahun 2023 sebesar 0,49°C sama dengan yang terbesar yang pernah tercatat sejak tahun 1850, dan disimulasikan sebagai peristiwa 1 dalam 6.000 tahun. Rata-rata gabungan prakiraan memprediksi sekitar 75% dari pemanasan yang diamati selama tahun 2023. Sisa 25% dari pemanasan berada dalam sebaran prakiraan, dengan anggota yang memperkirakan El Niño 2023 yang kuat dan anomali gelombang pendek yang diserap positif lebih mungkin memperkirakan keseluruhan pemanasan yang diamati. Gabungan prakiraan berhasil memprediksi tahun 2024 sebagai tahun pertama yang tercatat di atas 1,5°C.
Poin-poin Utama
- Peningkatan suhu rata-rata global dari tahun ke tahun pada tahun 2023 dimodelkan dalam model CMIP sebagai peristiwa yang terjadi 1 kali dalam 6.000 tahun namun telah diamati dua kali sejak tahun 1850
- Prakiraan yang digabungkan secara penuh yang diinisialisasi pada bulan November 2022 memperkirakan 75% pemanasan selama tahun 2023, dan dengan cermat memperkirakan tahun 2024 akan lebih hangat dari 1,5 C
- Keahlian peramalan bergantung pada prediksi El Niño yang kuat dan peningkatan penyerapan radiasi gelombang pendek pada musim semi-panas 2023 di belahan bumi utara.
Ringkasan Bahasa Sederhana
Suhu global meningkat tajam pada tahun 2023, menjadikannya tahun terhangat kedua yang pernah tercatat, pada 1,45°C di atas tingkat pra-industri, sementara tahun 2024 bahkan lebih hangat dan tahun pertama yang tercatat melampaui anomali 1,5°C. Pemanasan tahun ke tahun dari paruh kedua tahun 2022 hingga paruh kedua tahun 2023 hampir 0,5°C, yang terbesar sepanjang catatan sejarah. Alasan pemanasan cepat ini masih diperdebatkan. Di sini kami menyelidiki probabilitas, penyebab, dan prediktabilitas peristiwa ini menggunakan serangkaian simulasi model iklim dan ansambel prakiraan beranggotakan 100 orang, yang diinisialisasi pada 1 November 2022, menggunakan model EC-EARTH yang sepenuhnya berpasangan. Model iklim dengan pemaksaan historis mensimulasikan jumlah pemanasan dari tahun 2022 hingga 2023 sangat jarang, dengan kemungkinan 1 dalam 6.000 tahun. Ramalan tersebut dengan tepat meramalkan sekitar 75% dari pemanasan yang diamati pada tahun 2023. Sisanya, 25% mungkin disebabkan oleh variabilitas alami yang tidak dapat diprediksi dalam sistem selama tahun 2023, khususnya peristiwa El Nino yang kuat pada tahun 2023 dan peningkatan penyerapan sinar matahari di belahan bumi utara. Faktor-faktor ini lebih umum dalam ramalan yang lebih baik meramalkan pemanasan yang diamati. Ramalan tersebut berhasil meramalkan bahwa tahun 2024 akan lebih hangat daripada tahun 2023, dan tahun pertama di atas 1,5°C.
1 Pendahuluan
Suhu permukaan rata-rata global melonjak pada musim semi dan panas tahun 2023 ke nilai rekor yang sekitar 0,2°C lebih tinggi dari catatan sebelumnya, menjadikan tahun 2023 tahun terhangat yang pernah tercatat pada saat itu, 1,45°C di atas klimatologi pra-industri 1850–1900 (WMO, 2024 ). Suhu global tetap pada tingkat tinggi sejak itu, dengan tahun 2024 melampaui tahun 2023 pada 1,55°C, menjadi tahun pertama yang tercatat yang melebihi 1,5°C di atas klimatologi pra-industri 1850–1900. Telah dikemukakan bahwa peningkatan cepat suhu global pada tahun 2023 tidak terduga, dan sementara beberapa mekanisme untuk lonjakan tersebut telah digunakan, masih belum ada konsensus yang jelas tentang mekanisme yang mendorong rekor kehangatan (Schmidt, 2024 ). Peningkatan tahun ke tahun (Y2Y) dalam pemaksaan radiatif dari gas rumah kaca terlalu kecil untuk memperhitungkan peningkatan suhu tahun ke tahun, yang mencakup sekitar 0,02°C dari pemanasan global rata-rata (Schmidt, 2024 ). Letusan gunung berapi Hunga Tonga pada bulan Januari 2022, meskipun melepaskan sejumlah besar uap air ke stratosfer, tidak memiliki pemaksaan radiatif positif (Schoeberl et al., 2024 ). Dampak perubahan emisi pengiriman karena undang-undang udara bersih, yang telah menyebabkan pengurangan emisi sulfur dioksida, masih belum jelas, dengan perkiraan terbaru menunjukkan perubahan emisi memiliki dampak kecil pada suhu global, yang mengakibatkan pemanasan 0,024°C per tahun (Gettelman et al., 2024 ; Yuan et al., 2024 ). El Niño Southern Oscillation (ENSO) dengan cepat bergeser dari La Niña menjadi El Niño yang kuat selama tahun 2023, namun kontribusinya terhadap pemanasan yang belum pernah terjadi sebelumnya ini tidak jelas (Dunstone et al., 2024 ; Goessling et al., 2024 ; Raghuraman et al., 2024 ; Schmidt, 2024 ), dengan perkiraan berkisar dari peran kritis (Raghuraman et al., 2024 ), hingga hanya menyebabkan pemanasan sebesar 0,07°C pada tahun 2023 (Goessling et al., 2024 ), atau bahwa kondisi ENSO pada musim dingin tahun 2022/2023 bahkan mungkin telah menekan suhu global sebesar 0,04°C (Dunstone et al., 2024 ). Baru-baru ini, (Goessling et al., 2024 ) juga menemukan bahwa peningkatan radiasi global yang diserap selama tahun 2020–2023, yang disebabkan oleh pengurangan albedo planet, mungkin telah menyebabkan pemanasan sebesar 0,22°C pada tahun 2023.
Dalam ansambel prediktabilitas dekade MetOffice Inggris yang mencakup tahun 1981–2023, kesalahan prakiraan (−0,22°C) untuk tahun 2023 adalah yang terbesar yang pernah tercatat (Dunstone et al., 2024 ). Tidak ada satu pun anggota prakiraan (dari ansambel yang beranggotakan 40 orang) yang memperkirakan besarnya pemanasan yang diamati pada tahun 2023, dan prakiraan tersebut gagal memperkirakan transisi yang tidak sesuai musim ke kondisi ENSO positif pada musim semi tahun 2023. Dengan menggunakan arsip prakiraan musiman North American Multi-Model Ensemble, (Tippett & Becker, 2024 ) juga ditemukan bahwa prakiraan meremehkan pemanasan cepat tahun 2023.
Dalam manuskrip ini, kami memeriksa probabilitas dan prediktabilitas lonjakan suhu pada tahun 2023. Kami menilai probabilitasnya dengan memeriksa suhu global sejak tahun 1850 dan dengan ansambel besar dari model CMIP5 dan CMIP6. Kami menilai prediktabilitasnya dengan penggunaan prakiraan dekade yang dihasilkan oleh model EC-EARTH yang sepenuhnya berpasangan (Bilbao et al., 2021 ) yang diinisialisasi pada tanggal 1 November 2022, dan memeriksa mekanisme yang mengarah pada keterampilan prakiraan, dengan fokus pada peran ENSO dan radiasi gelombang pendek (SW) puncak atmosfer (TOA) yang mungkin terjadi pada pemanasan cepat tahun 2023.
2 Data dan Metode
Untuk memeriksa suhu permukaan yang diamati, kami menggunakan analisis ulang ERA5 selama 1950–2024 (Hersbach et al., 2020 ) dan produk HadCRUTv5 (UK MetOffice, (Morice et al., 2021 )) dan Berkeley Earth (Rohde et al., 2013 ) selama 1850–2024; kami menggunakan rata-rata ketiganya saat menyatakan suhu global yang diamati, kecuali dinyatakan lain. Kondisi ENSO dicirikan menggunakan suhu permukaan laut (SST) di wilayah indeks ENSO3.4. Kami membandingkan perubahan Y2Y yang diamati dalam suhu permukaan rata-rata global dengan perubahan dari model iklim terkopel dalam arsip CMIP5 Multi-model large ensemble (MMLEA, (Deser et al., 2020 )) dan CESM2-Large Ensemble (Rodgers et al., 2021 ). Ensemble besar ini mencakup simulasi historis dan RCP8.5 (untuk model MMLEA) atau skenario masa depan SSP370 (lihat Tabel S1 dalam Informasi Pendukung S1 untuk detailnya). Kami menggunakan fluks radiatif TOA yang berasal dari satelit dari CERES-EBAF (Loeb et al., 2018 ) untuk menganalisis peran mereka dalam pemanasan 2023 dan keterampilan perkiraan. Untuk menyelidiki sumber anomali TOA SW yang diserap bersih, kami menggunakan model isotropik (Donohoe et al. ( 2020 ) dan Taylor et al. ( 2007 )) untuk mengukur kontribusi individu dari reflektivitas awan, reflektivitas langit cerah, albedo permukaan, penyerapan atmosfer dan TOA downwelling SW (lihat Informasi Pendukung S1 untuk detail lebih lanjut).
Untuk menyelidiki prediktabilitas tahun 2023–2024, kami menggunakan prakiraan EC-Earth3 yang sepenuhnya berpasangan yang dihasilkan oleh Barcelona Supercomputing Center (Bilbao et al., 2021 ). Prakiraan tahunan hingga dekade ini merupakan bagian dari prakiraan iklim waktu nyata yang dikumpulkan oleh Met Office dan dirangkum oleh Pembaruan Iklim Tahunan hingga Dekade Global dari Organisasi Meteorologi Dunia (Hermanson et al., 2022 ). Hindcast dan prakiraan EC-Earth3 diinisialisasi pada tanggal 1 November setiap tahun dari tahun 1960 hingga sekarang, dan secara default terdiri dari ansambel 10 anggota prediksi selama 10 tahun. 10 anggota tambahan prediksi selama 3 tahun juga telah dihasilkan.
Untuk menyelidiki keterampilan prakiraan dan mekanisme pemanasan cepat sejak 2023, kami telah memperluas ansambel prakiraan 1 November 2022 menjadi total 100 anggota prediksi minimal 3 tahun (selanjutnya disebut sebagai ECfor-Nov2022). Sistem prakiraan ini menggunakan pendekatan inisialisasi lapangan penuh. Untuk atmosfer, kondisi awal diambil dari analisis ulang ERA5 (Soci et al., 2024 ), dan untuk samudra dan es laut, kondisi awal diambil dari simulasi es-samudra NEMO3.6-LIM3 beranggotakan 5 yang dipaksa dengan fluks permukaan ERA5 historis yang mengasimilasi suhu dan salinitas samudra ORA-S5 (Zuo et al., 2019 ) di permukaan dan suhu dan salinitas EN4 (Good et al., 2013 ) di bawah permukaan. Anggota ensemble dihasilkan baik oleh gangguan atmosfer yang sangat kecil pada inisialisasi, maupun oleh inisialisasi dari anggota yang berbeda dari analisis ulang laut ORA-S5, yang memperkenalkan gangguan kecil pada medan suhu laut. Prediksi EC-Earth3 menggunakan pemaksaan historis CMIP6 hingga 2014 dan pemaksaan skenario SSP2-4.5 (Shared Socioeconomic Pathway 2-4.5) dari 2015. Baik pengurangan emisi sulfur pengiriman sejak 2020 maupun aerosol yang terkait dengan letusan Hunga Tonga (yang pada 1 November 2022 sebagian besar telah dibersihkan (Schoeberl et al., 2024 )) tidak termasuk dalam pemaksaan.
Anomali prakiraan dihitung relatif terhadap klimatologi untuk praindustri (1850–1900) dalam kasus suhu rata-rata global, 1981–2010 dalam kasus suhu hemisferik atau regional, atau 2001–2020 dalam kasus fluks radiasi TOA bersih. Prakiraan disesuaikan dengan pergeseran dengan menerapkan koreksi pergeseran rata-rata menggunakan hindcast EC-Earth penuh (Bilbao et al., 2021 ). Kami menyertakan analisis dua subset dari ansambel prakiraan, berdasarkan keterampilan dalam meramalkan suhu rata-rata global selama Juli–Desember 2023, dengan memilih 5 anggota dengan kesalahan terkecil (Terbaik selanjutnya) dan terbesar (Terburuk) dari suhu rata-rata global yang diamati untuk JASOND2023.
3 Hasil
3.1 Pemanasan yang Teramati Selama Tahun 2023: Waktu dan Konteks
Anomali suhu rata-rata global selama awal tahun 2023 mirip dengan anomali suhu tahun sebelumnya, sekitar 1,2°C di atas pra-industri (Gambar 1a dan 1b ). Dari Februari hingga September 2023, anomali suhu meningkat pesat hampir 0,5°C, mencapai puncaknya pada 1,7°C di atas pra-industri pada September-November 2023. Meskipun ada sedikit penurunan sejak itu, anomali suhu tetap sangat tinggi sekitar 1,5–1,6° di atas pra-industri, dan anomali suhu rata-rata tahun 2024 sebesar 1,55°C menandai pertama kalinya dalam catatan bahwa anomali suhu global telah melampaui anomali 1,5°C. Mempertimbangkan paruh kedua tahun ini, Juli hingga Desember (JASOND), suhu global rata-rata melonjak drastis pada tahun 2023 dibandingkan dengan tahun 2022 (Gambar 1c ). Nilai JASOND–Y2Y2023 (yaitu, perubahan suhu antara Juli–Desember 2022 dan Juli–Desember 2023) (0,49°C) cocok dengan nilai rekor JASOND–Y2Y tahun 1877, yang dikaitkan dengan peristiwa ENSO yang intens dan mengakibatkan kondisi iklim ekstrem di seluruh dunia, kekeringan yang meluas, dan kelaparan global (Huang et al., 2020 ; Kiladis & Diaz, 1986 ; Singh et al., 2018 ), dan jauh lebih besar daripada nilai apa pun sejak saat itu (0,34°C, ditetapkan pada tahun 1957, Gambar 1d ). Anomali JASOND–Y2Y2023 yang dinormalisasi adalah 3,5–3,8 deviasi standar (tergantung pada set data teramati yang digunakan), setara dengan peristiwa 1 dalam 2000 hingga 1 dalam 16.000 tahun. Besaran absolut JASOND–Y2Y2023 (dan JASOND–Y2Y1877) juga lebih besar daripada dua nilai negatif JASOND–Y2Y terbesar dalam catatan pengamatan (−0,3 hingga −0,35°C), yang merupakan hasil pendinginan yang berkaitan dengan letusan gunung berapi Pinatubo dan Agung masing-masing pada tahun 1991 dan 1963 (misalnya, Parker et al., 1996 ; Rampino & Self, 1982 ). Transisi kondisi ENSO dari satu tahun ke tahun berikutnya berkontribusi terhadap perubahan suhu global JASOND–Y2Y, dengan korelasi puncak r = 0,61 ketika ENSO unggul 4 bulan (Gambar S1a dalam Informasi Pendukung S1 ), dan perubahan Y2Y yang terkait dengan ENSO, menggunakan catatan historis 1950–2022, dapat menjelaskan 0,19°C (sekitar 40%) dari JASOND-Y2Y2023 (Gambar S1b dalam Informasi Pendukung S1 ).
JASOND–Y2Y2023 yang diamati juga luar biasa dalam konteks simulasi CMIP (Gambar 1e ). Dari 8 GCM yang dianalisis, yang mewakili total 75.260 tahun yang disimulasikan selama 1850–2100, 6 GCM mensimulasikan perubahan JASOND–Y2Y yang sama atau lebih besar dari 0,49°C dalam total 12 tahun, sehingga menghasilkan probabilitas perkiraan untuk JASOND–Y2Y2023 dari peristiwa 1 dalam 6.000 tahun. Lima dari enam GCM (CSIRO-Mk3.6, EC-Earth, GFDL-CM3, GFDL-ESM2M, CESM2) mensimulasikan Y2Y yang sama atau lebih besar dari 2023 hanya sekali, dan GCM lain (MPI, yang memiliki ukuran ensembel terbesar) mensimulasikan 7 peristiwa tersebut, sementara dua GCM (CanESM2 dan CESM) tidak pernah mensimulasikan peristiwa tersebut. Menganalisis ensembel GCM secara terpisah untuk tahun 1850–2005 dan 2005–2100 menghasilkan probabilitas 1 dalam 12.000 tahun untuk JASOND–Y2Y2023 selama tahun 1850–2005 dan probabilitas 1 dalam 2.000 tahun selama tahun 2005–2100 (Gambar S2 dalam Informasi Pendukung S1 ).
3.2 Keterampilan Peramalan Pemanasan yang Diamati
Selanjutnya kami mengeksplorasi keterampilan prakiraan EC-Earth3 dalam memperkirakan besarnya dan waktu pemanasan yang diamati (Gambar 2 ). Prakiraan rata-rata ansambel untuk tahun 2023 dalam ECfor-Nov2022 adalah anomali 1,32°C, dibandingkan dengan nilai yang diamati sebesar 1,45°C. Dua anggota prakiraan memperkirakan anomali suhu tahun 2023 yang sama atau lebih besar dari nilai yang diamati, dengan prakiraan terhangat sebesar 1,47°C. Prakiraan menunjukkan pemanasan rata-rata ansambel sebesar 0,26°C antara paruh pertama dan kedua tahun 2023 (dari 1,19°C menjadi 1,45°C), dibandingkan dengan pemanasan sebesar 0,34 (
0,04)°C dalam pengamatan selama periode yang sama (dari 1,29°C hingga 1,63°C). Dengan demikian, sekitar 75% (
10%) dari lonjakan suhu global selama tahun 2023 terekam oleh prakiraan rata-rata ansambel. Meskipun rata-rata ansambel lebih dingin daripada yang teramati selama paruh kedua tahun 2023, anggota prakiraan terhangat memperkirakan nilai yang mendekati pengamatan, dan sepanjang semua bulan kalender, setidaknya satu anggota prakiraan sama hangatnya dengan perkiraan terdingin dari pengamatan. Setelah pemanasan puncak pada musim gugur tahun 2023, anomali suhu yang diamati sedikit menurun dan menyatu dengan rata-rata ansambel prakiraan selama tahun 2024. Untuk tahun 2024, prediksi rata-rata ansambel ECfor-Nov2022 adalah anomali 1,58°C, dibandingkan dengan anomali 1,55°C dalam pengamatan. Sementara kedua belahan bumi memanas selama tahun 2023, Belahan Bumi Utara mengalami anomali dan kecenderungan suhu yang lebih besar, memanas 0,65°C antara paruh pertama dan kedua tahun 2023 dibandingkan dengan pemanasan 0,25°C untuk Belahan Bumi Selatan. ECfor-Nov22 menunjukkan karakteristik yang serupa dalam prakiraan suhu hemisferiknya dibandingkan dengan prakiraan suhu global, dengan prakiraan rata-rata keseluruhan memperkirakan sekitar 60%–75% dari pemanasan yang diamati, dan anggota prakiraan terhangat sesuai dengan pengamatan (Gambar S3a–S3d dalam Informasi Pendukung S1 ).
Secara regional, 2023 dicirikan oleh kondisi yang sangat hangat di Pasifik tropis timur (berkaitan dengan perkembangan El Niño), Pasifik barat laut, dan daratan benua, khususnya Amerika Utara, Eurasia, dan Afrika utara (Gambar 2c ), sementara sebagian besar cekungan samudra juga lebih hangat dari rata-rata. Secara umum, rata-rata ensembel ECfor-Nov2022 menangkap pola geografis kondisi hangat, tetapi secara umum meremehkan amplitudo anomali, khususnya di daratan. Anggota Terbaik menunjukkan keterampilan yang lebih baik secara regional, menunjukkan peningkatan pemanasan di Eurasia dan Amerika Utara. Pola tripol yang diamati dalam anomali suhu di Samudra Selatan (anomali hangat di laut Weddell dan Ross, dan anomali dingin di laut Bellingshausen dan Amundsen) juga ditangkap oleh prakiraan, konsisten dengan sinyal prediktif yang muncul pada akhir tahun 2022 dari anomali es laut dan SST Samudra Selatan 2023 yang diamati (Espinosa et al., 2024 ).
Kecenderungan anomali suhu sepanjang tahun 2023, yang dicirikan sebagai perbedaan antara paruh kedua (Juli hingga Desember) dan paruh pertama tahun ini (Januari hingga Juni), menunjukkan pemanasan cepat di Pasifik timur, Amerika Utara, separuh utara Amerika Selatan, Australia, Laut Ross, dan cekungan Mediterania (baris bawah Gambar 2c ). Sebaliknya, Skandinavia, Amerika Selatan bagian selatan, dan Weddell dan Antartika Timur mengalami kecenderungan anomali pendinginan pada tahun 2023. Secara umum, kecenderungan regional ini juga tertangkap dalam prakiraan rata-rata ansambel, tetapi dengan amplitudo yang berkurang, kesalahan prakiraan yang umumnya berkurang dalam Best, meskipun bias regional tetap ada (seperti pemanasan yang tidak terduga di AS bagian barat). Dengan demikian, sementara amplitudo anomali suhu dan kecenderungan regional global 2023 yang diamati cenderung diremehkan, pola geografis anomali umumnya tertangkap dengan baik dalam prakiraan, dan prakiraan Best, yang dipilih berdasarkan keterampilan suhu global JASOND2023 mereka, juga cenderung menunjukkan peningkatan keterampilan regional. Dalam kerangka perkiraan, hasilnya menyiratkan bahwa sekitar 75% dari lonjakan pemanasan yang diamati selama tahun 2023 dapat diprediksi mengingat kondisi awal pada akhir tahun 2022, sementara 25% sisanya disebabkan oleh variabilitas yang dihasilkan secara internal sepanjang periode perkiraan (yaitu, mulai 1 November 2022 dan seterusnya).
Dampak apa yang ditimbulkan oleh pemanasan yang meningkat selama tahun 2023 terhadap prakiraan tahun 2024? Prakiraan ECfor-Nov22 rata-rata keseluruhan untuk tahun 2024 adalah 1,58°C, prakiraan Terbaik tahun 2024 adalah 1,65°C dan prakiraan Terburuk tahun 2024 adalah 1,45°C, sementara korelasi lintas keseluruhan antara prakiraan suhu global JASOND2023 dan 2024 adalah r = 0,47 (Gambar S3e dalam Informasi Pendukung S1 ). Dengan demikian, kami menemukan bahwa anggota dengan prakiraan JASOND2023 yang lebih hangat cenderung meramalkan tahun 2024 yang lebih hangat, yang meningkatkan kemungkinan tahun 2024 melampaui anomali 1,5°.
Untuk mengeksplorasi mekanisme potensial dalam pemanasan cepat selama tahun 2023, dan faktor-faktor yang memengaruhi keterampilan prakiraan, kami menyelidiki sumber penyebaran ansambel dalam prakiraan, dengan fokus pada penyebaran ansambel prakiraan selama JASOND2023. Kami mengeksplorasi dua proses yang telah digunakan untuk memperhitungkan pemanasan cepat: anomali gelombang pendek TOA bersih dan ENSO.
3.3 Peran Anomali Gelombang Pendek TOA
Dari akhir 2022 hingga akhir 2023, rata-rata global netto diserap anomali TOA SW (sehubungan dengan 2000–2020) meningkat ke rekor 2,5 W/m 2 , sementara selama periode yang sama, anomali radiasi gelombang panjang (OLR) keluar tetap relatif konstan pada 0,5 W/m 2 hingga melonjak pada paruh kedua tahun 2023 menjadi 2 W/m 2 (Gambar 3a ), waktu peningkatan anomali OLR konsisten dengan lonjakan anomali suhu rata-rata global (Gambar 1b ). Anomali global dalam radiasi TOA SW yang diserap bersih selama tahun 2023 disebabkan oleh anomali Belahan Bumi Utara selama musim panas boreal, yang mencapai puncaknya pada lebih dari 4 W/m 2 pada tahun 2023, di samping anomali Belahan Bumi Selatan selama musim dingin Australia, yang mencapai puncaknya pada lebih dari 2 W/m 2 (Gambar S4 dalam Informasi Pendukung S1 ). Mengenai kontribusi individu terhadap anomali TOA rata-rata global yang diserap bersih, anomali refleksi awan menyumbang 72% (1,3 W/m 2 ) dan albedo permukaan 22% (0,4 W/m 2 ), sementara peningkatan radiasi SW TOA yang masuk (0,2 W/m 2 ) juga berkontribusi. Dampak peningkatan penyerapan atmosfer (0,2 W/m 2 ) diimbangi oleh peningkatan refleksi langit cerah (−0,3 W/m 2 ), baik secara global maupun spasial (Gambar 3b dan S4 dalam Informasi Pendukung S1 ).
ECfor-Nov2022 memperkirakan anomali TOA SW terserap bersih positif yang lebih kecil selama tahun 2023 sebesar 0,2–0,8 W/m 2 (Gambar 3b ). Komponen besar kesalahan dalam prakiraan berasal dari bias hindcast EC-Earth dalam tren TOA SW terserap bersih jangka panjang 20000–2023, yang secara signifikan lebih besar dalam pengamatan (Gambar S5 dalam Informasi Pendukung S1 ). Perkiraan yang lebih rendah dari anomali TOA terserap bersih jangka panjang ini merupakan bias yang diketahui dalam model iklim, bahkan ketika dipaksakan dengan SST yang diamati (Loeb et al., 2020 ). Setelah melakukan detrending linear terhadap CERES dan ECfor-Nov2022 terhadap tren 2000–2023, kesepakatan prakiraan CERES TOA SW dan EC-Earth3 2023 membaik, dengan anomali masing-masing sebesar 0,92 W/m 2 dan 0,21 W/m 2 (Gambar 3c ).
Apakah prediksi TOA SW yang diserap bersih memiliki dampak pada perkiraan suhu permukaan di ECfor-Nov2022? Anggota terbaik cenderung memperkirakan anomali TOA SW yang diserap bersih lebih positif relatif terhadap perkiraan rata-rata ansambel, sementara anggota terburuk cenderung memperkirakan anomali yang lebih kecil atau lebih negatif (Gambar 3b dan 3c ). Selain itu, selama musim panas dan musim gugur pertama perkiraan (Juni–November 2023), anomali suhu rata-rata global yang diprediksi berkorelasi dengan prediksi TOA SW yang diserap bersih rata-rata global pada bulan-bulan sebelumnya, dengan nilai korelasi memuncak sekitar r = 0,5–0,6 (Gambar 3d ). Selama musim dingin dan musim semi boreal, korelasi antara perkiraan TOA SW yang diserap bersih dan perkiraan suhu rata-rata global lebih lemah atau tidak signifikan. Dengan memeriksa partisi hemisferik antara korelasi anomali TOA SW yang diserap bersih dan suhu rata-rata global yang diprediksi (Gambar 3e dan 3f ), setiap hemisferik menunjukkan pola musiman yang serupa—selama bulan-bulan musim panas dan gugur, suhu rata-rata global berkorelasi dengan TOA SW yang diserap bersih pada bulan-bulan sebelumnya (musim semi ke musim panas), sedangkan selama musim dingin, suhu rata-rata hemisferik tidak berkorelasi dengan radiasi TOA SW yang diserap bersih rata-rata hemisferik.
Karena anomali suhu rata-rata global berkorelasi lebih baik dengan anomali suhu belahan bumi utara baik dalam ansambel prakiraan dan pengamatan (Gambar S6 dalam Informasi Pendukung S1 ), karena daratan yang lebih besar relatif terhadap belahan bumi selatan, hubungan antara radiasi TOA SW yang diserap bersih dan suhu rata-rata global sebagian besar didorong oleh belahan bumi utara, yang menjelaskan korelasi musiman antara radiasi TOA SW yang diserap bersih dan suhu rata-rata global di seluruh ansambel prakiraan. Dengan demikian, anggota prakiraan yang memprediksi peningkatan radiasi TOA SW yang diserap bersih selama musim semi-musim panas 2023 memprediksi suhu global yang lebih hangat selama musim panas-musim gugur 2023, dengan korelasi lintas ansambel r = 0,61 antara suhu rata-rata global JASOND2023 dan TOA SW yang diserap bersih April hingga September (AMJJAS) 2023, yang sebagian besar dihasilkan dari korelasi suhu TOA SW yang diserap bersih di Belahan Bumi Utara selama waktu ini (Gambar S7 dalam Informasi Pendukung S1 ). Dengan mempertimbangkan radiasi TOA yang diserap bersih (SW dikurangi OLR), hubungan yang sama berlaku, meskipun sedikit lebih lemah (Gambar S8 dalam Informasi Pendukung S1 ).
Dengan fokus pada AMJJAS2023, anomali TOA SW bersih yang diamati mencapai puncaknya di Atlantik Utara, Pasifik Utara, benua utara, dan Samudra Hindia (Gambar S9d dalam Informasi Pendukung S1 ). Rata-rata ansambel prakiraan menunjukkan anomali TOA SW bersih positif yang amplitudonya lebih lemah tetapi memiliki beberapa aspek regional yang sama dengan anomali yang diamati, dengan anomali positif di Atlantik Utara, Pasifik Utara, Samudra Hindia, dan Arktik (Gambar S9a dalam Informasi Pendukung S1 )—anomali yang dikurangi trennya menunjukkan pola yang serupa dengan anomali penuh tetapi amplitudonya lebih kecil baik dalam pengamatan maupun ECfor-Nov2022 (Gambar S9b dan S9e dalam Informasi Pendukung S1 ). Sebaran ensemble prakiraan dalam TOA SW terserap bersih global terutama mengalami regresi ke anomali TOA SW terserap bersih di daratan utara dan Arktik (Gambar S9c dalam Informasi Pendukung S1 )—yaitu, wilayah yang mendorong variabilitas lintas-ensemble dalam TOA SW terserap bersih di AMJJAS2023 sebagian besar independen dari wilayah yang mendorong anomali rata-rata ensemble AMJJAS2023. Dengan demikian pola spasial TOA SW terserap bersih berdasarkan regresi linier yang dibangun dari ensemble prakiraan yang menghasilkan anomali TOA SW terserap bersih global AMJJAS2023 yang sama dengan anomali teramati yang dikurangi trennya (0,89 W/m 2 ) menunjukkan kontribusi dari cekungan samudra subtropis dan lintang utara yang tinggi, dalam kesepakatan kualitatif dengan pengamatan (Gambar S9f dalam Informasi Pendukung S1 ).
3.4 Peran ENSO
Transisi musim semi 2023 dari La Niña ke El Niño diramalkan oleh ECfor-Nov2022 dengan keyakinan tinggi, seperti yang ditunjukkan oleh sebaran prakiraan kecil dalam ENSO selama enam bulan pertama prakiraan, dan semua anggota prakiraan memperkirakan anomali ENSO positif pada Juli 2023 (Gambar 4a ). Selama paruh kedua tahun 2023, sebaran ansambel prakiraan ENSO tumbuh, dengan prakiraan rata-rata ansambel anomali 1°C, dengan masing-masing anggota berkisar dari kondisi ENSO netral hingga kondisi ENSO kuat (
Anomali 2°C), yang lebih baik menangkap kondisi ENSO yang diamati. Anggota Terbaik memperkirakan ENSO pada paruh kedua tahun 2023 dengan keterampilan yang lebih baik daripada anggota Terburuk. Namun, sebaran perkiraan dalam ENSO hanya berkorelasi sedikit dengan sebaran perkiraan dalam anomali suhu global selama JASOND2023, dengan nilai korelasi bulanan sekitar 0,2–0,4 (Gambar 4b ), sementara sebaran dalam ENSO berkorelasi lebih baik dengan suhu tropis (nilai korelasi sekitar 0,4–0,6 untuk periode waktu yang sama). Korelasi lintas-ensemble antara rata-rata ENSO JASOND2023 dan suhu permukaan rata-rata global adalah 0,43 (Gambar 4c ). Kami menginterpretasikan hasil ini dengan menyiratkan bahwa prakiraan ENSO yang cermat merupakan kondisi yang diperlukan tetapi tidak cukup untuk meramalkan anomali suhu global dan regional (terutama ekstratropis) selama tahun 2023. Hal ini konsisten dengan analisis sebelumnya untuk pengamatan yang menyiratkan bahwa ENSO berkontribusi terhadap pemanasan Y2Y2023 yang diamati tetapi tidak dapat sepenuhnya menjelaskannya (Gambar S1 dalam Informasi Pendukung S1 ).
Dengan mempertimbangkan ENSO dan TOA SW yang diserap bersih bersama-sama, prakiraan dengan El Niño yang lebih kuat dan TOA SW musim semi-panas yang lebih positif menghasilkan prakiraan suhu rata-rata global JASOND2023 yang lebih hangat, dengan kedua prediktor bersama-sama menjelaskan 52% varians suhu (Gambar 4c ). Kedua proses tersebut sebagian besar independen satu sama lain pada tahun pertama prakiraan ( r = 0,08), dan sementara anomali TOA SW yang diserap bersih AMJJAS2023 yang diamati berada di luar ansambel prakiraan, setelah detrending linear, pengamatan berada dalam rentang prakiraan (Gambar 4d ). Model multivariat untuk suhu permukaan rata-rata global JASOND2023 dari ENSO dan TOA SW yang diserap bersih yang dibangun dari ansambel prakiraan memperkirakan anomali yang diamati sebesar 1,59°C, dengan mempertimbangkan nilai ENSO yang diamati dan nilai TOA SW bersih yang dikurangi trennya. Nilai ini mendekati anomali yang diamati (1,62°C).
Selama tahun 2024 perkiraan tersebut memprediksi persistensi atau bahkan intensifikasi El Niño, dibandingkan dengan pengamatan yang menunjukkan transisi akhir tahun 2024 ke kondisi La Niña netral (rata-rata selama tahun 2024 perkiraan ECfor-Nov2022 ENSO adalah 1,17°C, dibandingkan dengan 0,46°C dalam pengamatan). Hubungan antara ENSO 2024 dan perkiraan suhu global (Gambar S10 dalam Informasi Pendukung S1 ) menunjukkan bahwa (a) dikondisikan pada ENSO yang diamati, perkiraan ECfor-Nov2022 untuk tahun 2024 kemungkinan akan sedikit lebih dingin (1,47°C dibandingkan dengan 1,58°C), namun pengamatan berada dalam sebaran suhu global ENSO, dan dengan demikian konsisten, dan (b) jika ENSO tetap dalam fase yang lebih positif dalam pengamatan, tahun 2024 bisa menjadi lebih hangat.
4 Diskusi dan Kesimpulan
Suhu rata-rata global melonjak selama tahun 2023, menyebabkan tahun 2023 dan 2024 menjadi tahun terhangat yang pernah tercatat dengan suhu masing-masing 1,45°C dan 1,55°C di atas pra-industri. Sementara sebagian besar literatur berfokus pada anomali suhu global rata-rata tahunan tahun 2023, di sini kami berfokus pada waktu dan prediktabilitas pemanasan. Kami menemukan bahwa sebagian besar pemanasan terjadi selama musim semi-musim panas tahun 2023, dengan paruh kedua tahun 2023 menjadi 0,49°C lebih hangat daripada periode yang sama tahun sebelumnya. Peningkatan suhu Y2Y ini menunjukkan peningkatan 3,5–3,8
anomali dalam catatan sejarah (1850 hingga sekarang), dan disimulasikan dalam ansambel besar CMIP sebagai peristiwa 1 dalam 6.000 tahun. Namun, kami menemukan preseden dalam catatan sejarah, dengan tahun 1877 menunjukkan peningkatan suhu Y2Y serupa yang disebabkan oleh variabilitas internal dan El Niño yang kuat (Kiladis & Diaz, 1986 ; Singh et al., 2018 ). Hasil ini mempertanyakan hipotesis bahwa lonjakan 2023 yang diamati tidak dapat disebabkan oleh variabilitas internal saja (Rantanen & Laaksonen, 2024 ). Selain itu, hasil kami mempertanyakan kemampuan GCM dalam mensimulasikan variabilitas antartahunan yang cukup besar dan peristiwa pemanasan Y2Y yang ekstrem, mengingat kontras antara peristiwa 1 dalam 6000 tahun yang disimulasikan versus peristiwa 2 dalam 175 tahun dalam pengamatan.
Prakiraan 100 anggota yang ditingkatkan dengan sistem prediksi dekade EC-Earth3 yang diinisialisasi pada 1 November 2022 menunjukkan bahwa sekitar 75% pemanasan sepanjang tahun 2023 dapat diprediksi pada akhir tahun 2022, yang memperkirakan anomali suhu rata-rata global tahun 2023 sebesar 1,32°C, dibandingkan dengan anomali yang diamati sebesar 1,45°C, yang menunjukkan peningkatan keterampilan atas prakiraan yang dipublikasikan (Dunstone et al., 2024 ). Dua dari 100 anggota memperkirakan suhu rata-rata tahun 2023 setinggi pengamatan, dan prakiraan anomali suhu regional secara umum sesuai dengan pengamatan. Selama paruh kedua tahun 2023, pengamatan terletak di ujung ekor distribusi perkiraan, menyiratkan bahwa, dalam kerangka model perkiraan, tambahan 25% pemanasan konsisten dengan variabilitas yang dihasilkan secara internal sepanjang tahun 2023. Kami menekankan bahwa model perkiraan tidak mencakup variabilitas siklus matahari atau emisi pengiriman, yang mungkin telah lebih jauh memperkuat pemanasan yang diamati (Goessling et al., 2024 ), dan dengan demikian sinyal prediksi paksa dalam model perkiraan kami sebesar 75% mungkin merupakan batas bawah. Namun, model tersebut juga tidak mencakup aerosol yang terkait dengan letusan Hunga Tonga, yang mungkin memiliki pemaksaan radiatif negatif (Schoeberl et al., 2024 ). Perkiraan tersebut juga berhasil memperkirakan tahun 2024 akan menjadi tahun pertama yang lebih hangat dari 1,5°C di atas pra-industri, memperkirakan anomali 1,58°C.
Anggota perkiraan individu yang paling baik memperkirakan pemanasan yang diamati selama JASOND2023 adalah mereka yang memperkirakan El Niño yang kuat berkembang selama 2023, dan peningkatan penyerapan bersih TOA SW selama musim semi dan musim panas 2023 di lintang utara, konsisten dengan peran yang mungkin dimiliki anomali penyerapan bersih TOA SW dalam memperkuat pemanasan baru-baru ini (Gettelman et al., 2024 ; Goessling et al., 2024 ). ENSO dan penyerapan bersih TOA SW selama musim semi-musim panas 2023 menjelaskan lebih dari 50% dari sebaran perkiraan dalam suhu rata-rata global JASOND2023. Prediksi kedua proses ini independen, dengan perkiraan ENSO selama 2023 tidak berkorelasi dengan perkiraan anomali penyerapan bersih TOA SW global musim semi-musim panas 2023, yang sebagian besar didorong oleh sebaran perkiraan dalam anomali penyerapan bersih TOA SW di lintang utara yang tinggi. Ini menyiratkan kopling musim panas yang lemah atau tidak ada antara prakiraan tropis dan lintang utara yang tinggi, konsisten dengan literatur yang ada (Blanchard-Wrigglesworth & Ding, 2019 ; Bonan & Blanchard-Wrigglesworth, 2020 ; Clancy et al., 2021 ). Peningkatan anomali TOA SW yang diserap bersih di lintang utara yang tinggi disebabkan oleh variabilitas internal dalam ansambel prakiraan, dan terpisah dari wilayah dengan anomali rata-rata ansambel yang diprediksi, yang menyiratkan bahwa variabilitas alami meningkatkan penyerapan TOA SW yang diserap bersih selama tahun 2023 dan menghasilkan suhu global rata-rata yang lebih hangat.
