A coordinated set of global coupled climate model [atmosphere–ocean general circulation model (AOGCM)] experiments for twentieth- and twenty-first-century climate, as well as several climate change commitment and other experiments, was run by 16 modeling groups from 11 countries with 23 models for assessment in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Fourth Assessment Report (AR4). Since the assessment was completed, output from another model has been added to the dataset, so the participation is now 17 groups from 12 countries with 24 models. This effort, as well as the subsequent analysis phase, was organized by the World Climate Research Programme (WCRP) Climate Variability and Predictability (CLIVAR) Working Group on Coupled Models (WGCM) Climate Simulation Panel, and constitutes the third phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP3). The dataset is called the WCRP CMIP3 multimodel dataset, and represents the largest and most comprehensive international global coupled climate model experiment and multimodel analysis effort ever attempted. As of March 2007, the Program for Climate Model Diagnostics and Intercomparison (PCMDI) has collected, archived, and served roughly 32 TB of model data. With oversight from the panel, the multimodel data were made openly available from PCMDI for analysis and academic applications. Over 171 TB of data had been downloaded among the more than 1000 registered users to date. Over 200 journal articles, based in part on the dataset, have been published AMERICAN METEOROLOGICAL SOCIETY so far. Though initially aimed at the IPCC AR4, this unique and valuable resource will continue to be maintained for at least the next several years. Never before has such an extensive set of climate model simulations been made available to the international climate science community for study. The ready access to the multimodel dataset opens up these types of model analyses to researchers, including students, who previously could not obtain state-of-the-art climate model output, and thus represents a new era in climate change research. As a direct consequence, these ongoing studies are increasing the body of knowledge regarding our understanding of how the climate system currently works, and how it may change in the future.

The Atmospheric Model Intercomparison Project (AMIP), initiated in 1989 under the auspices of the World Climate Research Programme, undertook the systematic validation, diagnosis, and intercomparison of the performance of atmospheric general circulation models. For this purpose all models were required to simulate the evolution of the climate during the decade 1979–88, subject to the observed monthly average temperature and sea ice and a common prescribed atmospheric CO2 concentration and solar constant. By 1995, 31 modeling groups, representing virtually the entire international atmospheric modeling community, had contributed the required standard output of the monthly means of selected statistics. These data have been analyzed by the participating modeling groups, by the Program for Climate Model Diagnosis and Intercomparison, and by the more than two dozen AMIP diagnostic subprojects that have been established to examine specific aspects of the models' performance. Here the analysis and validation of the AMIP results as a whole are summarized in order to document the overall performance of atmospheric general circulation–climate models as of the early 1990s. The infrastructure and plans for continuation of the AMIP project are also reported on. Although there are apparent model outliers in each simulated variable examined, validation of the AMIP models' ensemble mean shows that the average large-scale seasonal distributions of pressure, temperature, and circulation are reasonably close to what are believed to be the best observational estimates available. The large-scale structure of the ensemble mean precipitation and ocean surface heat flux also resemble the observed estimates but show particularly large intermodel differences in low latitudes. The total cloudiness, on the other hand, is rather poorly simulated, especially in the Southern Hemisphere. The models' simulation of the seasonal cycle (as represented by the amplitude and phase of the first annual harmonic of sea level pressure) closely resembles the observed variation in almost all regions. The ensemble's simulation of the interannual variability of sea level pressure in the tropical Pacific is reasonably close to that observed (except for its underestimate of the amplitude of major El Niños), while the interannual variability is less well simulated in midlatitudes. When analyzed in terms of the variability of the evolution of their combined space–time patterns in comparison to observations, the AMIP models are seen to exhibit a wide range of accuracy, with no single model performing best in all respects considered. Analysis of the subset of the original AMIP models for which revised versions have subsequently been used to revisit the experiment shows a substantial reduction of the models' systematic errors in simulating cloudiness but only a slight reduction of the mean seasonal errors of most other variables. In order to understand better the nature of these errors and to accelerate the rate of model improvement, an expanded and continuing project (AMIP II) is being undertaken in which analysis and intercomparison will address a wider range of variables and processes, using an improved diagnostic and experimental infrastructure.

The Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) was established to study and intercompare climate simulations made with coupled ocean-atmosphere-cryosphere-land GCMs. There are two main phases (CMIP1 and CMIP2), which study, respectively, 1) the ability of models to simulate current climate, and 2) model simulations of climate change due to an idealized change in forcing (a 1% per year CO2 increase). Results from a number of CMIP projects were reported at the first CMIP Workshop held in Melbourne, Australia, in October 1998. Some recent advances in global coupled modeling related to CMIP were also reported. Presentations were based on preliminary unpublished results. Key outcomes from the workshop were that 1) many observed aspects of climate variability are simulated in global coupled models including the North Atlantic oscillation and its linkages to North Atlantic SSTs, El Nino-like events, and monsoon interannual variability; 2) the amplitude of both high- and low-frequency global mean surface temperature variability in many global coupled models is less than that observed, with the former due in part to simulated ENSO in the models being generally weaker than observed, and the latter likely to be at least partially due to the uncertainty in the estimates of past radiative forcing; 3) an El Nino-like pattern in the mean SST response with greater surface warming in the eastern equatorial Pacific than the western equatorial Pacific is found by a number of models in global warming climate change experiments, but other models have a more spatially uniform or even a La Nina-like, response; 4) flux adjustment, by definition, improves the simulation of mean present-day climate over oceans, does not guarantee a drift-free climate, but can produce a stable base state in some models to enable very long term (1000 yr and longer) integrations-in these models it does not appear to have a major effect on model processes or model responses to increasing CO2; and 5) recent multicentury integrations show that a stable surface climate can be attained without flux adjustment (though still with some systematic simulation errors).

We review the major impact‐associated mechanisms proposed to cause extinctions at the Cretaceous‐Tertiary geological boundary. We then discuss how the proposed extinction mechanisms may relate to the environmental consequences of asteroid and comet impacts in general. Our chief goal is to provide relatively simple prescriptions for evaluating the importance of impacting objects over a range of energies and compositions, but we also stress that there are many uncertainties. We conclude that impacts with energies less than about 10 Mt are a negligible hazard. For impacts with energies above 10 Mt and below about 10 4 Mt (i.e., impact frequencies less than one in 6 × 10 4 years, corresponding to comets and asteroids with diameters smaller than about 400 m and 650 m, respectively), blast damage, earthquakes, and fires should be important on a scale of 10 4 or 10 5 km², which corresponds to the area damaged in many natural disasters of recent history. However, tsunami excited by marine impacts could be more damaging, flooding a kilometer of coastal plain over entire ocean basins. In the energy range of 10 4 –10 5 Mt (intervals up to 3 × 10 5 years, corresponding to comets and asteroids with diameters up to 850 m and 1.4 km, respectively) water vapor injections and ozone loss become significant on the global scale. In our nominal model, such an impact does not inject enough submicrometer dust into the stratosphere to produce major adverse effects, but if a higher fraction of pulverized rock than we think likely reaches the stratosphere, stratospheric dust (causing global cooling) would also be important in this energy range. Thus 10 5 Mt is a lower limit where damage might occur beyond the experience of human history. The energy range from 10 5 to 10 6 Mt (intervals up to 2 × 10 6 years, corresponding to comets and asteroids up to 1.8 and 3 km diameter) is transitional between regional and global effects. Stratospheric dust, sulfates released from within impacting asteroids, and soot from extensive wild‐fires sparked by thermal radiation from the impact can produce climatologically significant global optical depths of the order of 10. Moreover, the ejecta plumes of these impacts may produce enough NO from shock‐heated air to destroy the ozone shield. Between 10 6 and 10 7 Mt (intervals up to 1.5 × 10 7 years, corresponding to comets and asteroids up to 4 and 6.5 km diameter), dust and sulfate levels would be high enough to reduce light levels below those necessary for photosynthesis. Ballistic ejecta reentering the atmosphere as shooting stars would set fires over regions exceeding 10 7 km², and the resulting smoke would reduce light levels even further. At energies above 10 7 Mt, blast and earthquake damage reach the regional scale (10 6 km²). Tsunami cresting to 100 m and flooding 20 km inland could sweep the coastal zones of one of the world's ocean basins. Fires would be set globally. Light levels may drop so low from the smoke, dust, and sulfate as to make vision impossible. At energies approaching 10 9 Mt (>10 8 years) the ocean surface waters may be acidified globally by sulfur from the interiors of comets and asteroids. The Cretaceous‐Tertiary impact in particular struck evaporate substrates that very likely generated a dense, widespread sulfate aerosol layer with consequent climatic effects. The combination of all of these physical effects would surely represent a devastating stress on the global biosphere.

The Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) collects output from global coupled ocean–atmosphere general circulation models (coupled GCMs). Among other uses, such models are employed both to detect anthropogenic effects in the climate record of the past century and to project future climatic changes due to human production of greenhouse gases and aerosols. CMIP has archived output from both constant forcing (“control run”) and perturbed (1% per year increasing atmospheric carbon dioxide) simulations. This report summarizes results form 18 CMIP models. A third of the models refrain from employing ad hoc flux adjustments at the ocean–atmosphere interface. The new generation of non-flux-adjusted control runs are nearly as stable as—and agree with observations nearly as well as—the flux-adjusted models. Both flux-adjusted and non-flux-adjusted models simulate an overall level of natural internal climate variability that is within the bounds set by observations. These developments represent significant progress in the state of the art of climate modeling since the Second (1995) Scientific Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC; see Gates et al. [Gates, W.L., et al., 1996. Climate models—Evaluation. Climate Climate 1995: The Science of Climate Change, Houghton, J.T., et al. (Eds.), Cambridge Univ. Press, pp. 229–284]). In the increasing-CO2 runs, differences between different models, while substantial, are not as great as one might expect from earlier assessments that relied on equilibrium climate sensitivity.

Abstract —J. Blunden and T. Boyer In 2023, La Niña conditions that generally prevailed in the eastern Pacific Ocean from mid-2020 into early 2023 gave way to a strong El Niño by October. Atmospheric concentrations of Earth’s major greenhouse gases—carbon dioxide, methane, and nitrous oxide—all increased to record-high levels. The annual global average carbon dioxide concentration in the atmosphere rose to 419.3±0.1 ppm, which is 50% greater than the pre-industrial level. The growth from 2022 to 2023 was 2.8 ppm, the fourth highest in the record since the 1960s. The combined short-term effects of El Niño and the long-term effects of increasing levels of heat-trapping gases in the atmosphere contributed to new records for many essential climate variables reported here. The annual global temperature across land and oceans was the highest in records dating as far back as 1850, with the last seven months (June–December) having each been record warm. Over land, the globally averaged temperature was also record high. Dozens of countries reported record or near-record warmth for the year, including China and continental Europe as a whole (warmest on record), India and Russia (second warmest), and Canada (third warmest). Intense and widespread heatwaves were reported around the world. In Vietnam, an all-time national maximum temperature record of 44.2°C was observed at Tuong Duong on 7 May, surpassing the previous record of 43.4°C at Huong Khe on 20 April 2019. In Brazil, the air temperature reached 44.8°C in Araçuaí in Minas Gerais on 20 November, potentially a new national record and 12.8°C above normal. The effect of rising temperatures was apparent in the cryosphere, where snow cover extent by June 2023 was the smallest in the 56-year record for North America and seventh smallest for the Northern Hemisphere overall. Heatwaves contributed to the greatest average mass balance loss for Alpine glaciers around the world since the start of the record in 1970. Due to rapid volume loss beginning in 2021, St. Anna Glacier in Switzerland and Ice Worm Glacier in the United States disappeared completely. In August, as a direct result of glacial thinning over the past 20 years, a glacial lake on a tributary of the Mendenhall Glacier in Alaska burst through its ice dam and caused unprecedented flooding on Mendenhall River near Juneau. Across the Arctic, the annual surface air temperature was the fourth highest in the 124-year record, and summer (July–September) was record warm. Smaller-than-normal snow cover extent in May and June contributed to the third-highest average peak tundra greenness in the 24-year record. In September, Arctic minimum sea ice extent was the fifth smallest in the 45-year satellite record. The 17 lowest September extents have all occurred in the last 17 years. In Antarctica, temperatures for much of the year were up to 6°C above average over the Weddell Sea and along coastal Dronning Maud Land. The Antarctic Peninsula also experienced well-above-average temperatures during the 2022/23 melt season, which contributed to its fourth consecutive summer of above-average surface melt. On 21 February, Antarctic sea ice extent and sea ice area both reached all-time lows, surpassing records set just a year earlier. Over the course of the year, new daily record-low sea ice extents were set on 278 days. In some instances, these daily records were set by a large margin, for example, the extent on 6 July was 1.8 million km 2 lower than the previous record low for that day. Across the global oceans, the annual sea surface temperature was the highest in the 170-year record, far surpassing the previous record of 2016 by 0.13°C. Daily and monthly records were set from March onward, including an historic-high daily global mean sea surface temperature of 18.99°C recorded on 22 August. Approximately 94% of the ocean surface experienced at least one marine heatwave in 2023, while 27% experienced at least one cold spell. Globally averaged ocean heat content from the surface to 2000-m depth was record high in 2023, increasing at a rate equivalent to ∼0.7 Watts per square meter of energy applied over Earth’s surface. Global mean sea level was also record high for the 12th consecutive year, reaching 101.4 mm above the 1993 average when satellite measurements began, an increase of 8.1±1.5 mm over 2022 and the third highest year-over-year increase in the record. A total of 82 named tropical storms were observed during the Northern and Southern Hemispheres’ storm seasons, below the 1991–2020 average of 87. Hurricane Otis became the strongest landfalling hurricane on record for the west coast of Mexico at 140 kt (72 m s −1 ), causing at least 52 fatalities and $12–16 billion U.S. dollars in damage. Freddy became the world’s longest-lived tropical cyclones on record, developing into a tropical cyclone on 6 February and finally dissipating on 12 March. Freddy crossed the full width of the Indian Ocean and made one landfall in Madagascar and two in Mozambique. In the Mediterranean Sea—outside of traditional tropical cyclone basins—heavy rains and flooding from Storm Daniel killed more than 4300 people and left more than 8000 missing in Libya. The record-warm temperatures in 2023 created conditions that helped intensify the hydrological cycle. Measurements of total-column water vapor in the atmosphere were the highest on record, while the fraction of cloud area in the sky was the lowest since records began in 1980. The annual global mean precipitation total over land surfaces for 2023 was among the lowest since 1979, but global one-day maximum totals were close to average, indicating an increase in rainfall intensity. In July, record-high areas of land across the globe (7.9%) experienced extreme drought, breaking the previous record of 6.2% in July 2022. Overall, 29.7% of land experienced moderate or worse categories of drought during the year, also a record. Mexico reported its driest (and hottest) year since the start of its record in 1950. In alignment with hot and prolonged dry conditions, Canada experienced its worst national wildfire season on record. Approximately 15 million hectares burned across the country, which was more than double the previous record from 1989. Smoke from the fires were transported far into the United States and even to western European countries. August to October 2023 was the driest three-month period in Australia in the 104-year record. Millions of hectares of bushfires burned for weeks in the Northern Territory. In South America, extreme drought developed in the latter half of the year through the Amazon basin. By the end of October, the Rio Negro at Manaus, a major tributary of the Amazon River, fell to its lowest water level since records began in 1902. The transition from La Niña to El Niño helped bring relief to the prolonged drought conditions in equatorial eastern Africa. However, El Niño along with positive Indian Ocean dipole conditions also contributed to excessive rainfall that resulted in devastating floods over southeastern Ethiopia, Somalia, and Kenya during October to December that displaced around 1.5 million people. On 5 September, the town of Zagora, Greece, broke a national record for highest daily rainfall (754 mm in 21 hours, after which the station ceased reporting) due to Storm Daniel; this one-day accumulation was close to Zagora’s normal annual total.